Устройство для регулирования давления
Изобретение относится к области распыления жидкостей под действием сжатого газа. Устройство для регулирования давления для поддержания постоянного предварительно заданного избыточного давления установлено в контейнере для жидкости. Устройство содержит цилиндр, поршень, установленный подвижно внутри цилиндра, отграничивающий первую камеру, заполняемую газом для приложения предварительно заданного избыточного давления. Имеется также вторая камера, проход от второй камеры наружу из устройства, проходящий в контейнер клапан для открывания и закрывания прохода. Вторая камера выполнена в виде контейнера высокого давления с закрытым торцом и открытым торцом, снабженным ободом. На ободе установлена крышка для закрывания второй камеры. Контейнер высокого давления окружает цилиндр первой камеры, которая является частью крышки. Устройство имеет простую конструкцию и позволяет создать и регулировать давление после его установки в контейнере. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования давления для поддержания постоянного предварительно заданного избыточного давления в контейнере для расхода жидкости согласно преамбуле п.1 формулы изобретения. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления устройства для регулирования давления согласно преамбуле п.18 формулы изобретения.
Такой контейнер с устройством для регулирования давления известен, например, в публикации WO-А-99/62791. Устройство, описанное в этой публикации, предназначено для поддержания постоянного предварительно заданного давления в контейнере для расхода жидкости. Устройство для регулирования давления содержит первую камеру и вторую камеру, а также запирающий элемент, подвижный относительно второй камеры, для открывания и закрывания прохода для жидкости между первой камерой и контейнером в зависимости от положения запирающего элемента относительно второй камеры. Первая камера заполнена газом, который, при использовании, находится под более высоким давлением, чем давление в контейнере. Вторая камера закрыта и содержит газ под предварительно заданным, или эталонным, давлением и расположена снаружи первой камеры. В первом варианте исполнения согласно фиг.2 первая камера снабжена держателем чашеобразной формы, расположенным верхней стороной вниз в контейнере, а его продольный край соединен с дном и расположенной вертикально боковой стенкой сосуда, или контейнера. На фиг.3 показан второй вариант исполнения, в котором диаметр первой камеры чашеобразной формы значительно меньше внутреннего диаметра контейнера. Камера расположена в центре внутри контейнера и соединена ее продольным краем с дном контейнера. На фиг.4 показан третий вариант исполнения, в котором такая же первая камера, как и на фиг.3, расположена эксцентрично относительно контейнера. На фиг.5 показан диск, расположенный несколько ниже середины по высоте контейнера, и соединен герметично с внутренней стенкой контейнера посредством уплотнительного кольца. С помощью этого диска контейнер разделяется (фиксировано) на две части. Подобная конструкция показана на фиг.6a и 6b. Кроме того, на фиг.7 показана первая камера устройства для регулирования давления, выполненная в виде плунжера, который герметически уплотнен относительно внутренней стенки контейнера посредством уплотнительного кольца и который можно перемещать в осевом направлении внутри контейнера. Таким образом, с помощью плунжера контейнер разделяется на две части, где верхняя часть заполнена жидкостью, предназначенной к расходованию. Проход для жидкости из первой камеры оканчивается в нижней части. Когда давление в контейнере падает из-за расхода жидкости при нажиме на нажимную кнопку, расположенную на верху контейнера, плунжер перемещается вверх под действием перепада давлений между нижней и верхней частями до тех пор, пока вновь не будет достигнуто равновесное давление между нижней и верхней частями. Таким образом, давление в нижней части снижется так, что давление во второй камере становится более высоким, и запирающий элемент открывает проход для жидкости между первой камерой и нижней частью, в результате чего давление в нижней части повышается. Затем плунжер перемещается вверх вновь до тех пор, пока опять не будет достигнуто равновесное давление, соответствующее предварительно заданному, или эталонному, давлению во второй камере. Наконец, в варианте исполнения согласно фиг.8 первая камера выполнена в виде цилиндра и имеет наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру контейнера, и таким образом размещена герметично внутри контейнера.
Только устройство для регулирования давления, изображенное на фиг.7, является подвижным в осевом направлении. Во всех других примерах устройство для регулирования давления жестко зафиксировано внутри контейнера. Все устройство для регулирования давления, изображенное на фиг.7, выполнено в виде плунжера, действие которого подобно действию подвижного поршня, который вытесняет расходуемую жидкость. Однако конструкция устройства для регулирования давления обладает недостатком, заключающимся в ее больших размерах, из-за чего меньшую часть контейнера можно использовать для заполнения расходуемой жидкостью.
Другим важным недостатком описанных выше вариантов устройства для регулирования давления, как отдельного модуля, является то, что в первой и второй камерах требуется создавать давление перед установкой в контейнере. Это на практике может быть очень сложной и дорогостоящей операцией, например в алюминиевых аэрозольных баллончиках, конструкция которых состоит из одной части, и производственные линии по их изготовлению работают с высокой производительностью. Еще один существенный недостаток заключается в том, что установлено, что давление в отдельном устройстве для регулирования давления, которое следует поддерживать впоследствии в контейнере, падает в значительной степени в течение длительного периода времени в течение нескольких месяцев, необходимого для хранения и распределения продукции по коммерческой цепи доставки. Кроме того, создание давления в устройстве для регулирования давления следует производить при закрытом проходе для жидкости для достижения предварительно заданного уровня давления. Таким образом, известные устройства для регулирования давления не подходят для применения их в большом промышленном масштабе.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание контейнера с устройством для регулирования давления, которое было бы более простым по конструкции и в изготовлении, чтобы можно было в большей мере использовать объем контейнера. Другой задачей изобретения является создание устройства для регулирования давления для контейнера, в котором можно легко создать давление после установки его в контейнере. Эти и другие задачи настоящего изобретения достигаются с помощью системы для регулирования давления в соответствии с п.1 формулы изобретения и посредством способа изготовления в соответствии с п.19 формулы изобретения.
Основным преимуществом настоящего изобретения является то, что в устройстве для регулирования давления можно создавать давление после осуществления сборки и заполнения баллона для расхода жидкости. Так как вторая камера охватывает первую камеру, то получается очень компактное устройство для регулирования давления, так что общее пригодное для использования пространство баллона оказывается значительно больше, чем в известных устройствах. Так как устройство для регулирования давления можно изготавливать заранее и можно легко монтировать в существующих пластиковых баллонах, то существующие производственные операции и операции по заполнению, например, косметических продуктов можно продолжать выполнять только с небольшими дополнительными переделками производственной линии.
Другие преимущества изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения и в последующем описании, в котором приведено описание примерного варианта исполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на фиг.1 - устройство для регулирования давления, вид в перспективе и в разрезе, в котором клапан закрыт;
на фиг.2 - то же устройство для регулирования давления, в котором клапан открыт;
на фиг.3 - то же устройство для регулирования давления, которое показано на фиг.1, только поперечный разрез;
на фиг.4 - устройство для регулирования давления, представленное на фиг.1, в разобранном состоянии;
на фиг.5 - контейнер для расхода жидкости с устройством для регулирования давления и подвижным поршнем, в котором клапан закрыт;
на фиг.6 - тот же контейнер, который изображен на фиг.5, в котором клапан открыт;
на фиг.7 - контейнер для расхода жидкости с устройством для регулирования давления и распылительным клапаном с узлом погружаемой трубки.
Номера позиций элементов, изображенных на конкретном чертеже, используются во всех остальных чертежах, если не указано иное.
На фиг.1 и 2 изображено устройство 1 для регулирования давления (вид в перспективе и в разрезе), предназначенное для поддержания постоянного предварительно заданного избыточного давления в контейнере. Устройство 1 состоит из по существу цилиндрического контейнера 2 с сужающейся горловинной частью 3 и фланцем 4, на котором установлена вставка или крышка 5 кольцеобразной формы, содержащая ступенчатый раструб 6. Цилиндр 2, обозначенный в формуле изобретения как «второй цилиндр», образует вторую камеру 7 устройства 1 для регулирования давления. Наружный обод 8 вставки 5 содержит направленную вниз наружную кольцевую часть 9A и направленную вниз внутреннюю кольцевую часть 9B, а между этими кольцевыми частями выполнена канавка 10. Вставка 5 закреплена на фланце 4 цилиндра 2 ультразвуковой сваркой. Для этого на внутренней поверхности канавки 10 вставки 5 имеется зубчатая или рифленая структура, используемая в качестве направителя энергии во время сварки для обеспечения очень прочного герметичного соединения. В нижнем торце 11 раструба 6 выполнено маленькое центральное отверстие 12. Чашеобразный поршень 13 с наружным уплотнительным кольцом 14 вставлен в чашеобразный цилиндр 15. Пространство между поршнем 13 и чашеобразным цилиндром 15, обозначенное в формуле изобретения как «первый цилиндр», представляет собой первую камеру 16. Поршень 13 содержит выступающий вниз шток 17 с более широкой цилиндрической концевой частью 18. Диаметр центрального отверстия 12 несколько больше диаметра цилиндрической концевой части 18, так что эта часть 18 может проходить со скольжением через отверстие 12. Раструб 6 содержит внизу цилиндрическую зажимную часть 19 с кольцеобразным выступом 20, посредством которого зажимается кольцо-цилиндр 21. Верхний торец 22 кольца-цилиндра 21 запирает уплотнительное кольцо 23. Верхний обод 24 (смотрите фиг.1) цилиндрической концевой части 18 прилегает к уплотнительному кольцу 23, что является закрытым положением клапана 24, образованного поршнем 13 со штоком 17 и цилиндрической концевой частью 18 и запертым уплотнительным кольцом 23.
Чашеобразный цилиндр 15 охватывается цилиндрическими зажимными средствами 26, содержащими цилиндрическую чашу 27, которая точно окружает чашеобразный цилиндр 15 и которая содержит верхнюю корончатую часть 28 с отверстиями 29 между зубцами 30. Чаша 27 содержит в ее верхней крышке три отверстия 31, из которых только одно показано на фиг.1 и 2. Кроме того, на внутренней стороне раструба 6 имеется ряд L-образных маленьких выступов, или буртиков, (не показаны), расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга. Выступы, или буртики, выполнены на боковой и нижней сторонах раструба 6. Таким образом определяется пространство между цилиндрической чашей 27 и раструбом 6, которое служит проходом от отверстия 12 вверх к верхней стороне вставки 5.
Цилиндр 2 расширяется постепенно по направлению к его торцу и содержит более широкую торцевую часть 32 с выступающим внутрь ободом 33, на который опирается концевая часть контейнера (смотрите фиг.5 и 6). В донной части 34 цилиндра имеется углубление 35 кольцеобразной формы, упрочненное с внутренней стороны цилиндра 2, с центральным отверстием 36, в которое запрессована так называемая пробка 37 Николсона, изготовленная из резины. Донная часть 34 может быть упрочнена радиальными опорными буртиками для противостояния деформации, вызванной высоким давлением в условиях хранения при повышенных температурах. Вместо пробки Николсона можно использовать другие типы уплотнительных элементов, например альтернативный тип резиновой пробки, уплотнения грибообразной формы или так называемые уплотнения из резинового шнура, тепловую посадку стержня или шарик подшипника, как, например, в зажигалках для сигарет.
На фиг.2 показан клапан 25 устройства 1 для регулирования давления в открытом положении. На фиг.3 показано устройство 1 для регулирования давления, аналогичное изображенному на фиг.2 (поперечный разрез).
На фиг.4 показано устройство 1 для регулирования давления в разобранном состоянии. Особенно четко показана конструкция чаши 27 с корончатой частью 28. Шток 17 содержит две канавки 40 и 41, выполненные с противоположных сторон штока 17. В продолжение канавок 40 и 41 выполнены две канавки 42 и 43, направленные в противоположные стороны, снизу поршня 13. Таким образом, в открытом положении клапана 25, когда поршень 13 расположен с нижней стороны раструба 6, имеется проход от открытого клапана 25 вдоль внутренней нижней и боковой сторон раструба 6 через отверстия 29 в корончатой части 28 к верхней части вставки 5.
На фиг.5 показано устройство 1 для регулирования давления, расположенное в контейнере 50, содержащем известный клапан 51 давления и эластичный поршень 52, изготовленный из подходящего термопластичного материала, например из полиэтилена высокой плотности, и установленный с возможностью перемещения в контейнере 50. Эластичный поршень 52 выполнен в виде чашеобразного цилиндра или купола, более или менее соответствующего по форме верхнему контуру вставки 5. Поршень 52 содержит также широкое уплотнение 53 в виде кольца-цилиндра, которое контактирует с внутренней стенкой контейнера 50 верхней уплотнительной губкой 53 и нижней уплотнительной губкой 54. Верхняя уплотнительная губка 53 выполнена как скребок с острым ободом, чтобы соскребать жидкость, которая заполняет контейнер 50, с внутренней стенки контейнера 50, чтобы на внутренней стенке не оставался материал, а в крайнем случае оставалась только очень тонкая пленка жидкости. Может быть также установлено отдельное резиновое уплотнительное кольцо вокруг поршня 52, если требуется уплотнение, непроницаемое для газа. Нижняя уплотнительная губка 54 выполнена клинообразной формы и имеет несколько большую площадь контакта, чем верхняя уплотнительная губка 53. Контейнер 50 выполнен в виде баллона цилиндрической формы. Цилиндр 2 устройства 1 для регулирования давления расширяется в направлении к его краю, и выполнено прессовое соединение между внутренней стороной баллона 50 и наружной стороной цилиндра 2. Кроме того, рядом с краевой частью 55 баллон 50 приваривается лазерной сваркой к цилиндру 2 с образованием очень прочного и герметичного шва. Хотя здесь изображен баллон 50 в форме кольцевого цилиндра, могут быть использованы и другие базовые формы для баллонов, например эллипс или квадрат. Баллон может также быть овальной формы. Форму цилиндра 2 устройства 1 для регулирования давления следует при этом соответствующим образом согласовывать.
Работа устройства
Описанное выше устройство для регулирования давления функционирует следующим образом: вторая камера 7 заполняется инертным газом, особенно - обычным воздухом, под избыточным давлением согласно требованиям, но предпочтительно - под давлением около 8 бар. Клапан 24 находится в его закрытом положении (смотрите фиг.1). Первая камера 16 заполняется газом, особенно - обычным воздухом, с постоянным предварительно заданным избыточным давлением от 1,5 до 2,0 бар, предпочтительно - под давлением 2,0 бар. Если давление в контейнере 50 падает ниже предварительно заданного значения или избыточного давления, что происходит, когда жидкость из контейнера 50 расходуется посредством клапана 51, то давление в проходе также падает. В результате нарушается равновесие давлений между первой камерой 16 и проходом, и поршень 13 перемещается вниз из закрытого положения клапана 25 (смотрите фиг.1) в открытое положение (смотрите фиг.2). Так как во второй камере 7 цилиндра 2 имеет место избыточное давление, то образуется воздушный поток, проходящий через проход в контейнер 50, т.е. снизу эластичного поршня 52, который при этом перемещается вверх до тех пор, пока вновь не установится равновесие давлений между первой камерой 16 и проходом (или контейнером 50). При равновесных условиях клапан 25 вновь закрывается, и давление снизу и сверху эластичного поршня 52 будет одинаковым. Поршень 13 перемещается в возвратно-поступательном режиме, или в режиме вперед-назад, таким образом, чтобы открывался и закрывался клапан 25, до тех пор, пока не будут достигнуты условия равновесного давления. Так как поршень 13 и шток 17 имеют малую массу, то возвратно-поступательное перемещение из открытого положения клапана 25 в закрытое, и обратно, происходит очень быстро, так что равновесное давление достигается почти мгновенно.
Для расхода полностью всей жидкости, содержащейся в контейнере, при постоянном давлении или постоянном расходе, избыточное давление следует поддерживать в контейнере до конца. Это можно обеспечить только в том случае, если к концу, когда должна быть израсходована последняя часть жидкости, избыточное давление во второй камере 7 по меньшей мере равно предварительно заданному избыточному давлению в первой камере 16. Это означает, что должно выполняться следующее уравнение:
P2≥P1·(1+V1/V2),
где Р1=предварительно заданное избыточное давление;
Р2=исходное давление во второй камере;
V1=объем контейнера;
V2=объем второй камеры.
Это означает, что, чем меньше объем V2 относительно объема V1, тем больше избыточное давление P2. Таким образом, так как конструкция цилиндра 2 подвергается большей опасности разрушения при более высоких давлениях, то существует практический предел наименьшего размера цилиндра 2, который зависит от свойств материала, способов изготовления и т.д.
В практическом примере объем контейнера V1=150 мл, тогда как объем жидкости, которую надлежит расходовать, составляет максимум 90% от объема контейнера, т.е. 135 мл. Избыточное давление P2 во второй камере 7 составляет в исходном состоянии 8,0 бар, а рабочее, или предварительно заданное, избыточное давление P1=2,0 бар. Объем V2 второй камеры 7 составляет 50 мл.
Требуемое рабочее давление P1 зависит от вязкости и/или от других физических свойств жидкости, которую надлежит расходовать. Типичное рабочее давление, требуемое для работы с гелем или кремом малой или средней вязкости (например, косметическими), составляет от 1,5 до 2,0 бар, с гелем, вспенивающимся после выпуска с составом, подвергаемым воздействию давления, составляет 3,0 бар, с заполнителем большой вязкости (например, акриловым полимером) составляет от 2,0 до 2,5 бар, с жидкостью, распыливаемой до смачивания поверхности, составляет 3,0 бар, с жидкостью, распыливаемой до мельчайших частиц, составляет от 4,0 до 5,0 бар, с жидкостью, распыливаемой до сухого и очень сухого состояния, составляет более 6,0 бар.
В последнем случае избыточное давление P2 составляет 24,0 бар, если объем V1 контейнера равен 150 мл, а объем V2 второй камеры 7 равен 50 мл. Таким образом, конструкция цилиндра 2 устройства 1 для регулирования давления должна быть очень прочной, чтобы противостоять таким высоким избыточным давлениям. Кроме того, должны выполняться правительственные постановления, касающиеся сосудов, работающих под давлением, которые направлены на обеспечение прочности и связаны с выбором материала, используемого для изготовления цилиндра 2 и т.д. Таким образом, описанный ниже процесс изготовления описанного выше устройства 1 для регулирования давления, также очень важен.
На фиг.7 изображен контейнер 60 для расхода жидкости в разрезе, в котором устройство 1 для регулирования давления установлено аналогичным образом, как и в контейнере 50, представленном на фиг.5 и 6. В верхнем конце 61 контейнера 60 установлен обычный расходный клапан 62 с нажимной кнопкой 63, содержащий распылительную форсунку 64, посредством периферического обода 65 кольцевой формы, прикрепленного к верхнему концу 61 путем гофрирования. Нижний конец 67 клапана 62 снабжен полой погружаемой в жидкость трубкой 68 из пластикового материала, например полипропилена или полиэтилена. Длина погружаемой в жидкость трубки 68 достаточно большая, чтобы нижний конец 69 просто контактировал с цилиндрической чашкой 27 устройства 1 для регулирования давления (смотрите фиг.1). Погружаемая в жидкость трубка может быть также расположена снаружи цилиндра и внутри стенки контейнера. Нижний конец 69 трубки может быть срезан под углом, чтобы предотвращалась возможность блокирования трубки при слишком плотном контакте с поверхностью цилиндрической чашки 27. Функционирование контейнера 60 сходно с функционированием контейнера 50, изображенного на фиг.5 и 6.
В ряде практических испытаний установлено, что давление в контейнере 50 или 60 остается постоянным независимо от скорости заполнения, т.е. во время расхода жидкого продукта предварительно заданное избыточное давление остается постоянным до тех пор, пока вся жидкость не будет израсходована.
Очевидно, что контейнер 50 с эластичным поршнем 52 более пригоден для жидкости с большей вязкостью, например для крема или геля, тогда как контейнер 60 с распылительной форсункой 64 более пригоден для жидкости с низкой вязкостью, например для освежителей воздуха, дезодорантов, красок-спреев и т.п.
Способ изготовления
Цилиндр 2 устройства 1 для регулирования давления предпочтительно формуют литьем под давлением с раздувом из полиэтилентерефталата (PET). Основное преимущество формования литьем под давлением с раздувом при изготовлении цилиндра 2 заключается в том, что изделия различных размеров можно изготавливать, используя одну и ту же оснастку или оснастку с минимальными изменениями, и в том, что ориентация вытянутого полиэтилентерефталата во время процесса раздува ведет к получению более кристалличной структуры, при которой обеспечивается высокая прочность и хорошая газонепроницаемость. Установлено, что конструкция цилиндра 2 с горловинной частью 3, фланцем 4 и расширяющейся или более широкой краевой частью 32 с толщиной стенки, обычно составляющей от 1,5 до 2,0 мм, является очень прочной и наиболее подходящей для содержания в ней газа под высоким давлением.
Горловинная часть 3 остается той же самой для всех размеров цилиндра 2, что позволяет обеспечивать эффективную стандартизацию элементов, процессов изготовления и сборочного оборудования. В дне цилиндра 2 выполняют центральное отверстие 35. Эту операцию можно производить сверлением или, что более эффективно, во время процесса формования литьем под давлением с раздувом, где наружная форма оснастки для формования содержит стержень в области дна для формования центрального отверстия 35. Для лазерной сварки, упомянутой выше, предусмотрено выполнение конической области на наружном диаметре цилиндра для обеспечения оптимальной прессовой посадки контейнера или баллона 50.
Другие части вставки 5, т.е. раструб 6, чашеобразный поршень 13, кольцо-цилиндр 21 и цилиндрические зажимные средства 26, изготавливают литьем под давлением из любого подходящего синтетического материала, например из PET и т.п. Чашеобразный цилиндр 15, изготовленный из алюминия, устанавливают в надлежащее положение поверх поршня 13 с охватывающим уплотнительным кольцом 14 при атмосферном давлении и три из четырех внутренних зубцов выполняют на открытом краю цилиндра 15 для предотвращения высвобождения поршня 13. Таким образом поддерживают предварительно заданное избыточное давление в первой камере 16. Затем цилиндрические зажимные средства 26 устанавливают поверх цилиндра 15, при этом воздух из пространства между цилиндром 15 и цилиндрической чашкой 27 выходит через отверстия 31, а цилиндрические зажимные средства 26 сажают со щелчком на место в раструбе 6. Для этого предусмотрена маленькая кольцевая канавка 60 (смотрите фиг.1 и 2), в которую могут быть вставлены со щелчком наружные кольцевые части 61 корончатых зубцов 30. В альтернативном варианте выполнения чашеобразный цилиндр 15 может быть также изготовлен из PET или любого другого твердого синтетического материала. Вместо зубцов наружные края цилиндра 15 могут быть закреплены в требуемом положении с помощью ультразвуковой сварки или каким-либо другим подходящим образом.
Контейнер, или баллон, 50 формуют литьем под давлением с раздувом и вытяжкой (ISBM) из соответствующей заготовки из любого подходящего синтетического материала, например PET и т.п. Заготовка из PET уже имеет форму баллона меньшего размера. Заготовки можно заранее изготавливать отдельно с очень высокой производительностью и в большом масштабе и поэтому с высокой экономической эффективностью. Способ литья под давлением с раздувом и вытяжкой (ISBM) обладает теми же преимуществами, что и вышеупомянутый способ литья под давлением с раздувом, используемый для изготовления цилиндра 2, но обладает дополнительной важной особенностью, заключающейся в том, что PET растягивают би-аксиально, т.е. в радиальном направлении и в направлении длины, что ведет к еще большему растяжению и газонепроницаемости даже при малой толщине стенок, обычно составляющей от 0,3 до 0,6 мм в зависимости от конструкции контейнера. После формования с раздувом и вытяжкой концевую часть контейнера-баллона 50 можно отрезать для образования открытого конца для введения поршня 52 и цилиндра.
Эластичный поршень 52 вставляют в баллон 50, а баллон 50 его открытой концевой частью 50 надевают на цилиндр 2 устройства 1 для регулирования давления. Для обеспечения герметичности уплотнения между баллоном 50 и цилиндром 2 баллон 50 приваривают лазерной сваркой к цилиндру 2. Для этого баллон 50 изготавливают из прозрачного пластикового материала, например PET, а цилиндр 2 по меньшей мере наполняют на малом расстоянии от концевой части 53 баллона около кольцевой цилиндрической окружности материалом, абсорбирующим инфракрасную или лазерную энергию, известным как «сажа». Баллон 50 вместе с цилиндром 2 вращают вокруг его продольной оси во время воздействия лазерным лучом, направленным перпендикулярно наружной поверхности баллона 50. При этом используют полупроводниковое лазерное оборудование модели NOVALAS-C компании Leister Process Technologies, (г.Сарнен, Швейцария) с длиной волны 820 нм. Мощность лазерного луча составляет 25 Вт (постоянная); скорость вращения составляет 3,5 об/с; лазерным лучом воздействуют в течение приблизительно 10 оборотов.
Хотя установлено, что при применении лазерной сварки получают самые лучшие результаты соединения устройства для регулирования давления с баллоном 50, можно также использовать и другие подходящие способы соединения, например ультразвуковую сварку или склеивание с использованием соответствующего пластикового связующего.
Основные преимущества описанного способа изготовления заключаются в том, что устройство для регулирования давления может быть изготовлено, в его первой камере может быть создано давление, и устройство может быть поставлено изготовителю контейнера, а изготовитель контейнера может изготовить контейнер или баллон литьем под давлением с раздувом и растяжением, являющимся известным стандартным процессом, посредством отрезания дна контейнера или баллона, соединения устройства для регулирования давления с баллоном, например, лазерной сваркой, вставки клапана давления 51, заполнения жидкостью через клапан давления 51 и, наконец, создания давления во втором цилиндре через резиновую пробку 37 обычным образом. Дополнительные этапы изготовления могут быть легко введены в известные процессы производства и заполнения аэрозольных контейнеров, используемых для косметических средств и т.п., которые заполняют жидким продуктом через открытую горловину контейнера или через расходный клапан 51.
Другим преимуществом изобретения является то, что для создания давления используют только обычный воздух или любой другой подходящий инертный газ, упрощается процесс изготовления, не нужно уделять особое внимание специальным требованиям безопасности, предъявляемым к оборудованию, окружающей среде в производственной зоне и рабочим операциям, что обычно необходимо при использовании воспламеняющихся газов-вытеснителей.
Спецификация
1 - Устройств для регулирования давления
2 - Цилиндрический контейнер
3 - Коническая горловинная часть
4 - Фланец
5 - Вставка кольцеобразной формы
6 - Ступенчатый раструб
7 - Вторая камера
8 - Наружный обод
9A - Наружное кольцо
9B - Внутреннее кольцо
10 - Канавка
11 - Нижний торец раструба
12 - Центральное отверстие
13 - Чашеобразный поршень
14 - Уплотнительное кольцо
15 - Чашеобразный цилиндр
16 - Первая камера
17 - Выступающий шток
18 - Цилиндрическая концевая часть
19 - Цилиндрическая зажимная часть
20 - Кольцеобразная зазубрина
21 - Кольцо-цилиндр
22 - Верхний торец
23 - Уплотнительное кольцо
24 - Клапан
26 - Цилиндрические зажимные средства
27 - Цилиндрическая чашка
28 - Верхняя корончатая часть
29 - Отверстие
30 - Зубцы
31 - Отверстие
32 - Более широкая концевая часть
33 - Выступающий внутрь обод
34 - Дно
35 - Кольцеобразное углубление
36 - Центральное отверстие
37 - Пробка Николсона
40 - Канавка
41 - Канавка
42 - Канавка
43 - Канавка
50 - Контейнер, баллон
51 - Клапан давления известной конструкции
52 - Эластичный поршень
53 - Верхняя уплотнительная губка
54 - Нижняя уплотнительная губка
55 - Концевая часть
60 - Расходный контейнер, баллон
61 - Верхний торец
62 - Клапан давления
63 - Нажимная кнопка
64 - Распылительная форсунка
65 - Кольцеобразный обод
67 - Нижний конец клапана
68 - Погружаемая трубка
69 - Нижний конец трубки
1. Устройство (1) для регулирования давления в системе для поддержания постоянного предварительно заданного избыточного давления, установленное в контейнере (50, 60) для расхода жидкости, содержащее: цилиндр (15), имеющий открытый торец и закрытый торец, и поршень (13), установленный подвижно внутри цилиндра, ограничивающий первую камеру (16), предназначенную для заполнения газом для приложения предварительно заданного избыточного давления, вторую камеру (7), проход от второй камеры (7) наружу из устройства, проходящий в контейнер (50, 60) для расхода жидкости, клапан (18, 23) для открывания и закрывания прохода, при этом вторая камера (7) выполнена в виде контейнера (2) высокого давления с закрытым торцом (34) и открытым торцом, снабженным ободом (4), причем контейнер (2) заполняется газом при более высоком давлении, чем предварительно заданное избыточное давление, а поршень (13) содержит средства для приведение в действие клапана в зависимости от перепада давлений в первой камере (16) и контейнере (50, 60) для расхода жидкости, так что если давление жидкости в контейнере падает ниже предварительно заданного избыточного давления, то поток газа проходит из второй камеры (7) в контейнер до тех пор, пока давление в контейнере не станет приблизительно равным предварительно заданному давлению, отличающееся тем, что на ободе (4) контейнера (2) высокого давления установлена крышка (5) для закрывания второй камеры (7), причем первая камера (16) является частью крышки, так что контейнер (2) высокого давления окружает цилиндр (15) первой камеры (16).
2. Устройство для регулирования давления по п.1, в котором объем первой камеры (16), по существу, меньше объема второй камеры (7).
3. Устройство для регулирования давления по п.1 или 2, в котором контейнер (2) высокого давления является вторым цилиндром.
4. Устройство для регулирования давления по п.1, в котором исходное давление газа во второй камере (7) определяется по формуле
P2≥P1·(1+V1/V2),
где P1 - предварительно заданное избыточное давление;
Р2 - исходное давление во второй камере;
V1 - объем контейнера;
V2 - объем второй камеры.
5. Устройство для регулирования давления по п.1, в котором крышка (5) содержит запирающий элемент (9А, 9В), соответствующий ободу (4) контейнера (2) высокого давления, и средства (26) для установки в крышке (5) первого цилиндра (15) первой камеры.
6. Устройство для регулирования давления по п.5, в котором верхний конец контейнера (2) высокого давления содержит коническую горловинную часть (3).
7. Устройство для регулирования давления по п.6, в котором крышка (5) содержит ступенчатый раструб (6), направленный внутрь к горловинной части (3).
8. Устройство для регулирования давления по п.5 или 6, в котором запирающий элемент является внутренней круглой канавкой (10) крышки (5), которая установлена на ободе (4) контейнера высокого давления посредством вибрационной или ультразвуковой сварки.
9. Устройство для регулирования давления по п.1, в котором контейнер (2) высокого давления содержит центральное нижнее отверстие (36), закрытое пробкой (37), для создания давления во второй камере (7) посредством газа.
10. Устройство для регулирования давления по п.1, в котором контейнер (2), рассчитанный на высокое давление, формуют из пластикового материала литьем под давлением с раздувом.
11. Устройство для регулирования давления по п.10, в котором контейнер (2) высокого давления изготовлен из PET.
12. Система для регулирования давления, содержащая устройство (1) для регулирования давления по одному из пп.1-11 и контейнер (50, 60) для расхода жидкости, в которой контейнер изготовлен из пластикового материала в виде баллона и контейнер (2) высокого давления приварен к внутренней стенке контейнера, причем внутренняя сторона баллона и наружная сторона контейнера (2) высокого давления обеспечивают образование соединения по прессовой посадке.
13. Система для регулирования давления по п.12, в которой контейнер (2) высокого давления приваривают лазерной сваркой к внутренней стенке контейнера (50, 60) для расхода жидкости.
14. Система для регулирования давления по п.12 или 13, в которой контейнер (50) для расхода жидкости содержит расходное отверстие с расходным клапаном (51), а подвижный поршень (52) установлен в контейнере между устройством для регулирования давления и расходным отверстием, при этом посредством поршня жидкость отделяется от газа, а поршень установлен с возможностью перемещения по направлению к расходному отверстию под действием избыточного давления, превалирующего в контейнере.
15. Система для регулирования давления по п.14, в которой подвижный поршень (52) выполнен в виде купола с кольцевыми уплотнительными буртиками (53, 54).
16. Система для регулирования давления по п.15, в которой подвижный поршень (52) изготовлен из эластичного пластикового материала.
17. Система для регулирования давления по п.12 или 13, в которой контейнер (60) содержит расходное отверстие (61) с расходным клапаном (62), а погружная трубка (68) расположена от входа расходного клапана (62) к верхнему торцу устройства (1) для регулирования давления для расхода жидкости через погружную трубку под воздействием избыточного давления, превалирующего в контейнере.
18. Система для регулирования давления по п.17, в которой расходный клапан (62) содержит распылительную форсунку (64).
19. Способ изготовления устройства (1) для регулирования давления по одному из пп.1-11, включающий: изготовление первого цилиндра (15), поршня (13), элементов (18, 23) клапана, контейнера (2) высокого давления с закрытым торцом и ободом (4) на открытом торце, изготовление крышки (5) из синтетического материала высокой прочности, выполнение центрального отверстия (36) в дне контейнера (2) высокого давления, сборку поршня (13) с уплотнительным кольцом (14) в первом цилиндре (15), причем первую камеру (16) заполняют газом до достижения предварительно заданного давления, установку первого цилиндра (15) относительно клапана (18, 23) таким образом, чтобы средства поршня (13) для приведения в действие были расположены надлежащим образом относительно клапана, установку крышки (5) на контейнере (2) высокого давления.
20. Способ по п.19, в котором крышку (5) прикрепляют к контейнеру (2) высокого давления посредством вибрационной или ультразвуковой сварки.
21. Способ по п.20 или 21, в котором контейнер (2) высокого давления формируют из синтетического материала литьем под давлением с раздувом.
22. Способ по п.21, в котором синтетическим материалом является PET.
23. Способ изготовления системы для регулирования давления по одному из пп.12-18 и согласно способу по одному из пп.19-22, включающий изготовление контейнера (50, 60) для расхода жидкости, причем дно контейнера отрезают, а контейнер (2) высокого давления и контейнер (50, 60) для расхода жидкости соединяют в их соответствующих нижних областях.
24. Способ по п.23, в котором контейнер (50, 60) для расхода жидкости изготавливают из синтетического материала литьем под давлением с раздувом и вытяжкой.
25. Способ по п.23 или 24, в котором контейнер (2), рассчитанный на высокое давление, и контейнер (50, 60) для расхода жидкости соединяют посредством лазерной сварки.
26. Способ по п.25, в котором контейнер (50, 60) для расхода жидкости изготавливают из прозрачного пластикового материала, а контейнер (2), рассчитанный на высокое давление, изготавливают из пластикового материала, поглощающего лазерную энергию.
27. Способ по п.23, в котором в контейнере (2) высокого давления создают давление посредством инертного газа непосредственно после заполнения жидкостью контейнера (50, 60) для расхода жидкости.
