SE446246B - Sett vid tillverkning av bollar innehallande en blandning av luft och svavelhexafluorid - Google Patents

Description

8000254-6 kondensera eller kristallisera.

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfaran- de av den allmänna typ där vid tillverkning av bollar i.en utåt sluten kammare införs en blandning av luft och en annan gas, vars permeabilitet med avseende på materialet i bollar- nas vägg ligger mellan 1 och 90% i förhållande till luftens motsvarande permeabilitetsvärde, varvid kammaren avgränsas av två formhalvor, vardera med ett flertal hålrum för mot- tagande av ena hälften av ett hollämne, varjämte formen är stängbar till ett läge, i vilket kammarens inre icke kommu- nicerar med den omgivande atmosfären men bollämnenas med ett bindemedel bestrukna kanter ännu ej är i beröring med varand- ra.

Det för uppfinningen i huvudsak kännetecknande är att - man, med formhalvorna i nyssnämnda läge, först minskar tryc- ket inuti kammaren till ett absolutvärde av 15-35 kPa och där- på i kammaren inför en blandning av luft och av den andra ga- sen, vars relativa mängd i blandningen uppgår till mellan ^ 10 och 92 molprocent.

Nyssnämnda permeabilitetssiffra ligger företrädesvis mellan 1 och 50% och den nyssnämnda relativa mängden bör lämp- ligast uppgå till mellan 50 och 75%. Den andra gasen väljs företrädesvis ur den grupp som består av svavelhexafluorid (SF6), perfluormetal (CF4), perfluoretan (CZFG), perfluorpro- [pan (C3F8), klorpentafluoretan (CZCIFS) och perfluorcyklo- fbutan (C4F8). vid genomförande av sättet enligt uppfinningen kan an- vändas enapparat med en ledning, vars ena ände är ansluten till i en fimsta öppning i gjutformen för införsel av gasblandningen i denna. En andra ledning har sin ena ände ansluten till samma iöppning eller till en annan öppning i och för evakuering av formen.

Uppfinningen är av särskilt värde i samband med till- verkning av bollar ur ämnen, vilka består av två halvor, som sammanfogas efter det att bollarnas inre har satts under över- tryck med hjälp av en blandning av luft.och en lågpermeabel gas, exempelvis svavelhexafluorid, vilken blandning införs i 1den form där tillverkningen sker. l 7 8000254-6 Uppfinningen beskrivs nedan närmare med hänvisning till ritningen. U Fig. l visar schematiskt en apparat för tillverkning av tennisbollar.

Fig. 2 visar i större skala en sidovy genom en del av apparatens form.

Fig. 3 är ett diagram, vars kurva åskådliggör sambandet mellan trycket inuti formen och avvikelserna i svavelhexafluo- ridens koncentration.

I fig. l har den övre halvan 2 av en form för till- verkning av tennisbollar visats sedd underifrån. Den inne- håller sju hålrum 4a-4g. I vart och ett av dessa befinner sig den ena halvan 7 till ett bollämne, vars cirkulära fogkanter 6 bestrukits med ett bindemedel. Den övre formhalvan 2 är utmed sin begränsningskant omgiven av en ringformad packning 36, vilken - enligt fig. 2 - tätande anligger mot en del av den undre formhalvan 38.

Sistnämnda formhalva är i princip likadan som den övre och innehåller även den halva bollämnen (icke visade). i hål- rum, belägna rakt under hâlrummen 4.

I utgångsläget omger den övre formhalvans fläns 8 tätande den undre formhalvan, så att det avgränsas en kammare 10. Sammanfogningskanterna hos bollämnena befinner sig dock fortfarande på ett litet inbördes avstånd. Detta innebär med andra ord, att kammaren 10 kan sättas under tryck innan boll- ämnenas hälfter kommit i kontakt med varandra. Denna arbets- princip är konventionell och utgör följaktligen ingen del av uppfinningen.

Kammaren 10 kan trycksättas med luft genom en ledning 12, vilken enligt fig. l kommunicerar med kammaren, dels direkt, dels via en grenledning 16. För att tryckförlusten inuti de färdigtillverkade tennisbollarna skall bli så liten som möjligt bör emellertid en del av luften ersättas med svavelhexafluorid eller med någon av de övriga ovannämnda gaserna eller också med någon annan ogiftig gas, vars per- meabilitet ligger mellan l och 90% samt företrädesvis mellan 8000254-6 l och 50% i relation till luftens permeabilitet med avseende på materialet i bollväggarna. Denna gas pumpas in i kammaren 10 till dess att önskat tryck uppnåtts, vilket avläses på en manometer 14. Ett lämpligt tryck för en blandning av SF6 och luft kan vara exempelvis ca. 100 kPa, motsvarande en koncent- ration av SF6 inuti kammaren 10 av approximativt 50 volyms- procent.

Det problem som uppfinningen löser består i att luf- ten och den andra gasen inte blandas snabbt med varandra genom .diffusion. Om man skulle sammanfoga bollarnas båda halvor utan att dessförinnan ha låtit tillräcklig lång tid förflyta för att blandning genom diffusion skall ha hunnit äga rum resp. om man ej sörjt för någon form av mekanisk blandning, så skulle den lågpermeabla gasens koncentration bli mycket hög i de bollar som befinner sig nära det-ställe där gasen träder in i formen och mycket låg i bollarna på avstånd häri- från. Detta betyder att endast några bollar skulle få den långa livslängd som man just âsyftar genom att använda den lågpermeabla gasen.

För lösning av nyssnämnda problem har anordnats en vakuumpump 22 eller någon annan vakuumkälla. Genom ledningarna 12 och 16 sugs luften i kammaren ut via portarna 18 och 20 och pumpas sedan av pumpen 22 ut i atmosfären.

Om formen är mycket stor, kan borttransporten av luft från kammaren 10 påskyndas genom att ledningarna 12 och 16 förses med grenledningar l8a och 20a, så att såväl evakuering av formen som införsel av gasblandning i densamma kan ske genom ett flertal portar. Att dessa förlopp kan genomföras snabbare betyder också att läckageförlusterna minskar.

När luft skall sugas ut ur formen, öppnas ventilen 32 samt stängs ventilerna 26 och 34. Då man på manometern 14 avläst önskat undertryck, stängs ventilen 32 i ledningen 30 samt öppnas ventilen 34 i ledningen 12. Härefter införs en blandning av luft och svavelhexafluorid, som står under tryck, genom ledningarna 12 och 16 med eventuella förgrenin- gar. Den lågpermeabla gasen kommer alltså att snabbt fördelas 8000254-6 i!! inuti hela formen. När trycket där vuxit till ca. 100 kPa, stängs ventilen 34 på nytt. Härefter bringas formens båda halvor hastigt helt tillsamman, så att bollhalvorna samman- fogas. Den gas som finns kvar inuti kammaren 10 men alltså utanför de sammanfogade bollarna avleds därefter genom att ventilen 26 i ledningen 28 öppnas.

Uppfinningens tekniska effekt, uttryckt såsom en jämn fördelning av den lågpermeabla gasen inuti hela kammaren 10, har dokumenterats genom statistisk analys. Närmare angivet har standardavvikelsen för variationerna i gasens koncentra- tion inuti bollarna bestämts. Resultatet av dessa bestäm- ningar och av tillhörande statitiska analyser framgår av fig. 3.

I varje blandning, som till 50 volymsprocent består av svavelhexafluorid och till 50% av luft, uppträder nöd- vändigtvis vissa variationer i svavelhexafluoridens koncentra- tion. Dessa variationer kan definieras med hjälp av den väl- kända standardavvikelsen O' = 2(xi)2 ~ (2xi)2/n *fif-ft* där xi = gaskoncentrationen för varje avläsning och n = antalet gjorda avläsningar.

Standardavvikelsen är ett numeriskt mått på svavel- hexafluoridkoncentrationens fördelning runt medelvärdet. Om avståndet mellan de avlästa värdena och medelvärdet är stort, blir standardavvikelsen stor. Omvänt gäller, att om sprid- ningen mellan värdena är liten, så blir också standardav- vikelsen liten eller, uttryckt med andra ord, för de flesta gjorda avläsningarna gäller att deras koncentrationer ligger nära medelvärdet.

Om fördelningskurvan kan uppfattas såsom gaussisk, vilket gäller i de flesta fall, kommer ca. 95% av de avlästa värdena att falla inom koncentrationsintervallet 4 . Då det gäller tennisbollar innehållande svavelhexafluorid, har man 8000254-6 beräknat, att man för 95% av dem kan tolerera ett område av 20% för svavelhexafluoriden.

Det är lämpligt att förblanda gasen och luften innan de tillförs formens inre. Erforderlig blandningsgrad kan åstadkommas i en hjälpbehållare, där de båda beståndsdelarna kan få vara tillsammans tillräcklig tid för att blandning genom diffusion skall hinna ske. Alternativt kan man begagna omrörning eller helt enkelt endast låta gaserna blandas inuti formen. I det ideala fallet skulle man evakuera formen full- ständigt innan gasblandningen infördes, så att alltså inga restgaser fanns i formen innan en homogen blandning av luft och lågpermeabel gas infördes i densamma. Ett sådant försök gjordes också men blev inte lyckat, eftersom det visade sig att vid fullständigt vakuum i formen några av bollämnena ramlade ned ur sina hålrum och kom i beröring med de under- liggande innan pressen stängts. Om en sådan beröring sker, kan en partiell sammanfogning av bollämnets båda halvor äga rum, så att resultatet blir undermåliga bollar.

Vid en serie experiment som utfördes för utvärdering av uppfinningen hölls de båda formhalvorna i sådana relativ- lägen, att avståndet mellan deras plana ytor var 5,6 mm, medan tätning upprätthölls runt kanterna.

Det visade sig härvid icke vara nödvändigt att eva- kuera formen helt för att nå en låg varians i gasens samman- sättning. Ett intervall av ca. 20% SF6 (dvs. fyra gånger standardavvikelsen) uppnås om formen evakueras till 25 kPa innan gasblandningen införs under tryck. Alla bollhalvorna kvarstannade då i sina hålrum. Vid två andra experiment, då trycket sänktes till 16 kPa, var det endast vid ett bollämne som de båda halvorna kom i beröring med varandra och detta berodde uppenbarligen på att en av dem var felaktigt inlagd.

Intervallet motsvarande 4<7 var vid detta tryck ännu mindre (approximativt 16%), vilket faller inom det önskade området.

Experimenten utfördes med den ovan beskrivna formen innehållande sju hålrum. Gasen SF6 kom från en kommersiellt 8000254-6 tillgänglig tub och hade en angiven renhet av lägst 99,8%.

Tuben förxfarades vid rumstemperatur. Vid försök A levererades gasen från denna tub och från en cylinder på 700 cm3, vilken i förväg laddats med en blandning av luft och SF6 för försöken B, C, D och E.

Gasblandningar framställdes genom att i cylindern in- fördes först luft och sedan SF6 enligt nedan. 3ÛÛ0254-6 o.mm w.~m wflw æ.ow H.>m vaw >_wm @_u@ wfiw | @_ow qfiw 1 o.ooH | wHHxnm> Mmfluønomu mm H QOHMMHUQNWUCOM wnww WWW >.m mn-.MWHHHU uwuuw xomnufimuos Amflmx fiv æ_NwH m~mHA m_oß m~fl Awwmx flv Mumnuuwfig 8000254-6 Att gasens sammansättning i cylindern varierades berodde på behovet av att kompensera den luft som fanns kvar i formen. Cylindern lades ned och åtminstone 90 minuter fick förflyta för blandning av gaserna innan blandningen in- fördes i formen.

Bollhalvorna sammanfogades med det bindemedel som normalt används i produktionen. Sedan de införts i formen, stängdes denna inte fullständigt men så mycket att tätning erhölls. Härigenom kunde tryckgasen tränga in i bollarna innan dessa sammanfogades. I de fall vakuum användes, fick under- trycket råda 10 sekunder innan tryckgasen infördes. Trycket höjdes till 103 kPa och pressen stängdes snabbt. Efter upp- hettning i och för vulkning av bindemedlet avkyldes bollarna med pressen fortfarande sluten, varefter de togs ut och testades. Både trycket hos gasen inuti dem och dennas samman- sättning fastställdes. Resultaten återges nedan. Spridnings- värdena för gasens sammansättning (exempelvis 46) är också âtergivna i fig. 3. I varje prov uppmättes sju bollar. k- fiu fiw .kw nu fifi nu id 10 m.w >.o~ m.wm w_m« H_om Ev 9 Ö w.H m.~m ~.m «.æ« w_m =.mm m.~H w_~m Q.mH ¶ o_@« mwH@Mfi>?m mUum>flwwwE Iwumwfimuw .w GOflP-ANHPQÜUQOM wfiw wß.o ofifi _QH ow.N wofi mm mm.~ wofl om vm.H oda wß ßm~o. oflfl Hoa mmflwxH>>m mflnm>HmwoE ^.wQmmmM fiv nflmmwcmuw cwñnou fiuscfl Azmmx flv xuhnvwmamcahmwm mcumflflon fivdfifl xoæua 4 N U Q N wlfimü 8000254-6 ll Bollhalvornas benägenhet att falla ut ur sina hâlrum till följd av undertrycket observerades även. I stället för att anbringa bindemedel enligt ovan gjordes försök med att bestryka kanterna på bollhalvorna i den undre formdelen med en pasta, bestående av 25% blått färgämne i ett mjuknings~ medel. Bollhalvorna i den övre formdelen beströks icke alls.

Formen stängdes icke helt men så mycket, att tätning upp- nåddes, varefter formen evakuerades och sedan trycksattes med luft enligt samma arbetsschema som ovan angivet. Därefter öppnades formen i och för observation av huruvida bollhalvorna i den övre formdelen blivit blåfärgade.

Det visade sig att ingen sådan blåfärgning ägt rum inom serien B21-6 A-D. Däremot observerades blåfärgning på tre av de sju bollhalvorna enligt B21-6 E. Färgningen sträckte sig som ett streck runt 25-75% av omkretsen. Experimentet upprepades två gånger till med användning av ett begynnelse- tryck på 16 kPa (mellan D och E). I det första försöket fanns en blåfärgning utmed 5% av kanten hos en av de sju bollarna, vilket synbarligen berodde på felaktig inläggning, ty när försöket upprepades erhölls ingen som helst färgning.

De ovan redovisade experimentens innebörd är att om man genomför en yttre blandning av luft med en lågpermeabel gas (exempelvis SF6), så blir blandningen mycket homogen. For- men bör företrädesvis evakueras till 16-25 kPaabs , innan gasblandningen införs. Detta tryckvärde är en kompromiss mellan de båda ytterlighetsfall i vilka variansen mellan bollarna skulle bli fullgod resp. bollämnena ej kunna kvar- hållas i sina hålrum.

När i samband med gasblandningarna procenttal angivits, hänför sig dessa till molprocent.

Claims (5)

3000254-6 12 Patentkrav

1. ; Sätt vid tillverkning av bollar inuti en utåt sluten kammare, i vilken införs en blandning av luft och en annan gas, vars permeabilitet med avseende på materialet i bollar- nas vägg ligger mellan 1 och 90% i förhållande till luftens motsvarande permeabilitetsvärde, varvid kammaren avgränsas av två formhalvor, vardera med ett flertal hålrum för mot- tagande av ena hälften av ett bollämne, varjämte formen är stängbar till ett läge, i vilket kammarens inre icke kommu- nicerar med den omgivande atmosfären men bollämnenas med ett bindemedel bestrukna kanter ännu ej är i beröring med varand- ra, k ä n n e t e c k n a t av att man med formhalvorna i nyssnämnda läge först minskar trycket inuti kammaren till ett absolutvärde av 15-35 kPa och därpå i kammaren inför en blandning av luft och av den andra gasen, vars relativa mängd i blandningen uppgår till mellan 10 och 92 molprocent.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den andra gasens nämnda permeabilitetsvärde uppgår till mel- lan 1 och 50% i förhållande till motsvarande värde för luft.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att den andra gasen väljs ur den grupp som består av sva- velhexafluorid (SF6), perfluormetan (CF4), perfluoretan (C2F6), perfluorpropan (C3F8), klorpentafluoretan (C2ClF5) och perfluorcyklobutan (C4F8).

4.' Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att trycket inuti kammaren sänks till mel- lan 15 och 25 kPa.

5. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e ~ t e c k n a t av att man såsom den andra gasen använder svavelhexafluorid.