SE439734B - Sett och anordning for att inuti en sluten kammare snabbt blanda tva gaser till en blandning, som anvends for fyllning av bollar med anvendning av en tudelad form - Google Patents

Description

7900089-9 2 jämn fördelning gaserna emellan genom diffusion, men detta tar lång tid, 10 minuter eller mer.

Det är inte lämpligt att lösa detta problem genom att framställa en förblandning av luft och gasen och att sedan in- föra den färdiga gasblandningen i en evakuerad form. När for- men evakueras, kommer nämligen den luft som är instängd i ut- rymmena mellan bollhalvorna och formväggarna att förskjuta boll- ämnena bort från väggarna. Bollämnen, vilka blivit på detta sätt förskjutna, kan ej komma i rätta lägen relativt sina part- ners, så att trycksättning och efterföljande sammanfogning kan ske på ett tillfredsställande sätt. Det är också känt att för- söka påskynda blandningsförloppet genom att skaka eller vibre- ra formen efter det dess inre trycksatts. Denna metod har emel- lertid ej gett någon nämnvärd förbättring. Om formen utsätts för skakning, uppstår också risk för att tätningen mellan form- halvorna kan gå förlorad, vilket inte bara leder till att över- trycket inuti bollarna blir för lågt utan också innebär att dyr- bar gas går förlorad.

Vid genomförande av sättet enligt uppfinningen blandas inuti en sluten kammare snabbt två gaser till en blandning, som används för fyllning av bollar med användning av en tude- lad form, vars båda halvor under gasfyllningen av bollarna mellan sig avgränsar den kammare genom vilken gasblandningen cirkuleras. Det för sättet i huvudsak kännetecknande är att blandningen genom pumpning tvångscirkuleras genom kammaren och härvid införs i denna vid ett inlopp på stort avstånd från det utlopp, genom vilket gasen passerar ut från kammaren, var- jämte cirkulationen upprepas till dess att önskad homogenitet uppnåtts.

Uppfinningen avser även en anordning för genomförande av ovannämnda sätt och av den typ som har en tudelad form med hâlrum för bollämnen. Anordningens huvudkännetecken är att den- samma innefattar en sluten kammare, anordnad att mottaga gaser- na, varvid för cikulation av dessa genom kammaren denna till- sammans med en ledning och en pump bildar en sluten krets samt ledningens inlopp i kammaren och dess utlopp därifrån är beläg- na på stort avstånd från varandra.

En utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan med hän- visning till ritningen. 7900089-9 3 Fig. 1 visar schematiskt en anordning för tillverkning av tcnnisbollar i enlighet med uppfinningen.

Fig. 2 är ett diagram, vars båda kurvor möjliggör en jämförelse mellan å ena sidan blandningstiden enligt känd tek- nik och å andra sidan blandningstiden vid utnyttjande av en anordning enligt fig. 1.

Diagrammet i fig. 3 illustrerar gasernas biandningsgrad såsom en funktion av antalet recirkulationer genom apparaten enligt fig. 1.

I fig. 1 avser beteckningen 2 en formhalva för tillverk- ning av tennisbollar. Formhalvan innehåller sju hålrum 4a-4g.

Vart och ett av dessa hålrum innehåller ena halvan 6 till ett bollämne, vars kant 7 har bestrukits med ett limskikt. Formhal~ van är runt sin omkrets försedd med en tätningsring 8, vilken är avsedd att samverka med en motsvarande tätningsring hos den andra (icke visade) formhalvan. Tillverkningen av bollarna tillgår så, att formen först sluts så mycket, att de båda tät- ningsringarna 8 kommer till anliggning mot varandra. Härigenom avgränsas en kammare 10. Bollämnenas kanter befinner sig i det- ta läge nära intill varandra men ej i direkt kontakt. Genom att emellertid ringarna 8 anligger mot varandra, blir kammaren 10 avtätad utåt, så att densamma kan sättas under övertryck.

Detta sker genom att luft eller en blandning av luft och en an- nan gas införs genom en ledning 12. Härefter pressas de båda formhalvorna ihop fullständigt, så att hoplimning av bollämnena sker. Så långt är den beskrivna anordningen tidigare känd.

Uppfinningen förutsätter att bollarna skall fyllas med en blandning av luft och en lågpermeabel gas, exempelvis svavelhexafluorid (SF6) eller perfluorpropan (CFBCFZCF3). Den- na andra gas pumpas in i kammaren 10 i en sådan mängd, att gasblandningens totaltryck blir omkring 100 kPa, motsvarande en koncentration av tillsatsgasen på ca 50 volymsprocent.

Gastrycket avläses på en manometer 14.

Såsom ovan förklarats, blandar sig luften och den lågpermeabla tillsatsgasen så småningom med varandra genom diffusion. Detta kräver emellertid relativt lång Lid, typiskt ca. 10 minuter. Uppfinningen gör det nu möjligt att mycket drastiskt förkorta denna tid och därmed minska tillverknings- kostnaderna. Detta sker genom att till ledningen 12 har >_g___ POQBWQHF-»LIT 79000 89-9 då anslutits en ledning 16, som innehåller en pump 22 och som mynnar inuti kammaren 10 vid utloppsöppningen 20. Led- ningen 12 har en motsvarande mynning 18. Om formen är stor, kan antalet inlopp fördubblas med hjälp av grenledningar l8a resp. 20a. De båda mynningarna 18 och 20 är som synes varand- ra diametralt motbelägna. Med 24 har betecknats en flödes- mätare, vilken ingår i den cirkulationskrets som bildas av ledningen 16 med pumpen 22 och kammaren 10. Med hjälp av denna flödesmätare kan man räkna fram hur många gånger gasblandningen i kammaren 10 cirkulerat under en given tidsperiod. Den totala gasvolym som passerar genom flödes- mätaren 24 bör vara åtminstone sex, och företrädesvis minst åtta, gånger sammanlagda volymen av kammaren 10, led- ningen l6, pumpen 22 och de övriga apparater genom vilka cirkulationen sker, inklusive flödesmätaren 24.

Anordningens funktion är följande. Då den lågperme- abla gasen, exempelvis svavelhexafluorid, skall införas i systemet, stängs först ventilerna 26 och 28 i ledningen 16 liksom en ventil 32, som ingår i en evakueringsledning 30.

Härefter pumpas gasen in genom ledningen 12. Då det önskade trycket avlästs på manometern 14, stängs ventilen 34 i ledningen 12, varefter ventilerna 26 och 28 öppnas samt pumpen 22 startas. Gasblandningen kommer alltså att från pumpen cirkulera genom flödesmätaren 24, ventilen 28, inloppet 20, kammaren 10, utloppet 18, ventilen 26 och ledningen 16. Sedan man på nyss angivet sätt med hjälp av flödesmätaren 24 fastställt att gasmängden recirkuleras ett tillräckligt antal gånger, stängs ventilerna 26 och 28 ånyo. Härefter tillsluts formens båda halvor full- ständigt, så att bollhalvorna hoplimmas. Den gas som befinner sig inuti kammaren 10 men utanför de så bildade bollarna evakueras via ledningen 30 genom att ventilen 32 öppnas.

Den mycket avsevärda förkortning av blandnings- tiden som uppfinningen möjliggör har belagts på statistisk 7900089-9 väg genom jämförelse av standardavvikelsen för de variatio- ner i fråga om koncentrationen av svavelhexafluorid vilka uppträder å ena sidan hos tennisbollar, tillverkade på konventionellt sätt med blandning genom diffusion, och å andra sidan enligt uppfinningen. Resultaten av denna ana- lys har redovisats i diagrammen i fig. 2 och 3.

I en blandning, som innehåller 50 volymsprocent svavelhexafluorid och 50 volymsprocent luft, kan koncentra- tionen av den förstnämnda gasen givetvis aldrig bli exakt densamma i formens alla delar. Skillnaderna kan med sta- tistiska metoder definieras med hjälp av den s.k. standard- avvikelsencfi som bestäms av formeln: Oäfšmflz ííxflz/n n där xj = koncentrationen av svavelhexafluorid i varje prov och n = antalet tagna prov.

Standardavvikelsen är ett numeriskt mått på koncentra- tionsvärdenas spridning runt deras medelvärde. Om extrem- värdena ligger långt från medelvärdet, är standardavvikelsen stor. Omvänt gäller alltså, att liten spridning svarar mot ett lågt värde på standardavvikelsen.

Om mätvärdenas spridning kring medelvärdet kan återges med en gaussisk kurva, vilket ofta är förhållandet, faller ca. 95% av värdena inom spridningen 4(f. Då det gäller tennis- bollar innehållande svavelhexafluorid, har man beräknat, att om man accepterar spridningar i livslängden av 8%, så kan 95% av de tillverkade bollarna godkännas. Detta motsvarar variationer i svavelhexafluoridens koncentration på 8%.

Eftersom emellertid gasen endast ingår med 50% i bland- ningen, innebär detta att en spridning av dess koncentration inuti bollarna om 4 volymsprocent kan accepteras.

Med utgångspunkt från dessa gränsvärden genomfördes prov för fastställande av hur lång tid det tog för lirmmw”w_ P00? Qïïßazï-'r 79000 89-9 svavelhexafluoriden att bli jämnt fördelad inuti luften, dels enligt den kända diffusionsmetoden, dels enligt upp- finningen. Vid den första försöksserien användes en form enligt fig. l, i vilken infördes svavelhexafluorid med en volymskoncentration av ca. 50%. Avståndet mellan form- halvornas frontytor var 5,6 mm, men runt omkretsen anlåq formhalvorna tätande mot varandra. Diffusionstiden varie- rades, såsom anges i tabellen nedan och vid varje försök tillverkades alltså sju bollar. Koncentrationen av svavel- hexafluorid bestämdes, varefter värdet på 46' beräknades med hjälp av formeln ovan. Följande resultat erhölls: Tabell I (Diffusionsmetoden) 46' för sprid- Sats nr. ningen i avlästa (7 bollar i Diffusionstid värden på volyms- varje sats) (i minuter) koncentration_w_ 34a 0 52,0 34b l 25,7 340 l 47,6 34d 5 8,61 34e 30 1,83 Anm. I sats 34c tillfördes SF6 långsamt.

En jämförelse mellan experimenten 34b och 34c ut- visar, att då svavelhexafluoriden infördes i formen lång- samt, så blev värdet på 40' nästan dubbelt så stort som vid tillförsel i normal takt. Å andra sidan blev spridningen även då stor. värdena 34a-34d har införts i fig. 2, varefter kurvan 34 dragits. Denna ger vid handen, att man måste låta diffusionen pågå ca. 10 minuter för att spridningen mellan koncentrationsvärdena för svavelhexafluoriden skall bli _._n_----'- _. e. »du .q 79000 89- 9 den önskade högst 4%.

Härefter framställdes med användning av samma form ytterligare satser av tennisbollar, men i denna försöks- serie tvångseirkulerades gasblandningen genom formens inre i enlighet med uppfinningens lära. Pumpen 22 hade en kapa- citet av 17 l/min. Åtta bollsatser tillverkades med olika cirkulationstider. Resultatet redovisas i tabell II nedan.

Tabell II Cirkulation 4Cf för sprid- Sats nr. ningen i avlästa (7 bollar i Cirkulations- värden på volyms- varje sats) tid (i minuter) koncentration 36a 0 52,0 36b 0,167 12,0 36c 0,25 2,84 36d 0,5 l,70 36e 0,833 l,92 36f l,0O 7,44 369- 1,00 0,95 36h 1,50 1,26 I fig. 2 har de erhållna värdena på 46' införts såsom underlag för kurvan 36. En jämförelse mellan denna och kurvan 34 utvisar den stora tidsvinst som uppnås. Mot l0 minuter står mindre än 30 sekunder. Då värdet 36f liqqer helt vid sidan av sammanbindningslinjen för de övriga värdena, har kurvan 36 dragits med bortseende från detta värde, vilket uppenbarligen måste vara resultatet av något misstaq vid genomförandet av tillhörande experiment.

Den tid som åtgår för att uppnå en jämn fördelning av svavelhexafluoriden i gasblandningen kan givetvis för- kortas genom ökning av pumpens 22 prestanda. Det har visat sig, att den avgörande faktorn inte är cirkulationstiden enbart. Detta framgår av tabell III. 7900089-9 8 Tabell III Cirkulation 467 för sprid- Sats nr. ningen i avlästa (7 bollar i Antal värden på volyms- varje sats) Cirkulationer koncentration 38a 1,8 13,2 38b 5,5 2,8 38c 7,2 5,9 38d 22,0 7,4 38e 7,1 3,5 38f 3,7 12,2 38g 7,6 5,5 38h 7,6 8,2 38i 7,6 7,3 38j 1,4 17,6 38k 18,5 1,9 381 10,8 1,7 38m 21,6 0,95 38n 32,5 1,3 Även de vid denna experimentserie erhållna värdena 38a~38n har införts i fig. 3, varefter den heldragna kurvan 38 inritats genom anpassning. Mot värdet 4% på y-axeln svarar som synes något mer än 8 cirkulationer. Värdena har emellertid sådana inbördes lägen, att det möjligen kunde vara lika riktigt att dra kurvan 38', vilket i så fall skulle leda till slut- satsen att 6 cirkulationer vore tillräckligt. Oberoende av vilken siffra som är den riktigare måste under alla för- hållanden ihågkommas, att de erhållna värdena endast gäller för experimentutrustningen, där sju bollar tillverkades i varje sats, och att man vid tillverkning av större satser sannolikt behöver fler cirkulationer. Hon vikLiqnslv slut" satsen är emellertid att, oberoende av hur stor! det exakta värdet på antalet erforderliga cirkulationer är, tillämpning . Af” i -é-s-“fçføï ü lgfaiaiü¿à P Puv» «~ tß-”í V 79000 89- 9 av uppfinningen ger en radikal nedskärning av blandnings- tiden, från ända upp till 10 minuter till ända ned till 10-30 sekunder, dvs. en reduktion med en faktor av mellan 60 och 20.

Claims (7)

7900089-9 IO gatentkrav

1. Sätt att inuti en sluten kammare snabbt blanda två gaser till en blandning, som används för fyllning av bollar med användning av en tudelad form, vars båda halvor under gasfyllningen av bollarna mellan sig avgränsar den kammare genom vilken gasblandningen cirkuleras, k ä n n e t e c k - n a t av att blandningen genom pumpning tvångscirkuleras genom kammaren och härvid införs i denna vid ett inlopp på stort avstånd från det utlopp, genom vilket gasen passerar ut från kammaren, varjämte cirkulationen upprepas till dess att önskad homogenitet uppnåtts.

2. Sätt enligt krav 1, varvid gasblandningen består av luft och av en gas med låg permeabilitet relativt materialet i bollarnas väggar, k ä n n e t e c k n a t av att gas- blandningen cirkuleras genom formen i en mängd, som åtmin- stone uppgår till summan av volymen hos kammaren och hos alla de ledningar och övriga utrymmen genom vilken cirkula- tionen sker.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t c c k n a t av att den erforderliga cirkulationstiden bestäms med hjälp av en flödesmätare.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att man såsom lågpermcabel gas på i och för sig känt sätt an- vänder svavelhexafluorid.

5. Anordning för genomförande av sättet enligt krav 1 i och för snabb blandning av gaser till en gasblandning, an- vändbar för fyllning av bollar, varvid i anordningen ingår en tudelad form med hâlrum (4) för bollämnen (6),_ k ä n n e - t e c k n a d av att densamma innefattar en sluten kammare, anordnad att mottaga gaserna, varvid för cirkulation av des- sa genom kammaren (10) kammaren tillsammans med en ledning (16) och en pump (22) bildar en sluten krets samt ledningens inlopp (20) i kammaren och dess utlopp (18) därifrån är beläg- na på stort avstånd från varandra. 79000 89-9

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att ledningen (16) innehåller en flödesmätare (24).

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k - n a d av att ledningen (16) vid sina båda till kammaren (10) anslutna ändar har ett antal grenledningar (20a, 18a).