EP1273530B1 - Gaspatrone und verfahren zum füllen - Google Patents

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EP1273530B1
EP1273530B1 EP01912624A EP01912624A EP1273530B1 EP 1273530 B1 EP1273530 B1 EP 1273530B1 EP 01912624 A EP01912624 A EP 01912624A EP 01912624 A EP01912624 A EP 01912624A EP 1273530 B1 EP1273530 B1 EP 1273530B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
capsule
housing
sorbent
sorbed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01912624A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1273530A4 (de
EP1273530A1 (de
Inventor
Anatoly Yakovlevich Stolyarevsky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
World Laboratory Complex Technology and Energotechnological System Center "Cortes"
Original Assignee
World Laboratory Complex Technology and Energotechnological System Center "Cortes"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by World Laboratory Complex Technology and Energotechnological System Center "Cortes" filed Critical World Laboratory Complex Technology and Energotechnological System Center "Cortes"
Publication of EP1273530A1 publication Critical patent/EP1273530A1/de
Publication of EP1273530A4 publication Critical patent/EP1273530A4/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D83/00—Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/14—Containers or packages with special means for dispensing contents for delivery of liquid or semi-liquid contents by internal gaseous pressure, i.e. aerosol containers comprising propellant for a product delivered by a propellant
    • B65D83/60—Contents and propellant separated
    • B65D83/66—Contents and propellant separated first separated, but finally mixed, e.g. in a dispensing head
    • B65D83/663—Contents and propellant separated first separated, but finally mixed, e.g. in a dispensing head at least a portion of the propellant being separated from the product and incrementally released by means of a pressure regulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels

Definitions

  • the invention relates to packaging technology and can be used, for example, in aerosol dispensers which serve for stretching paint and varnish casings, in the perfume industry, in fire fighting technology and also for atomising household chemicals and carbonating beverages, and the like.
  • a spray container with a disposed in an opening of a housing wall distribution valve, a spray liquid, a propellant, one with the spray liquid saturated and contained in the housing sorbent is known (International application PCT / RU92 / 00129, with the international filing date of 26.06.92, the priority date of 29.06.91, the international publication number WO 93/00277 of 07.01.93 and the international class B65D 83 / 14).
  • the refilling of this spray container is carried out by means of a sorption agent and release agent filling valve and by means of the valve which distributes the spray liquid, so that a high degree of filling of the package with a spray liquid and a high refilling capacity can be achieved.
  • the known spray container requires the provision of a special device for refilling the spray container, namely the provision of automated lines for refilling these spray containers, because the existing filling lines are unable to refill these spray containers, and these spray containers can be used for different spraying substances and gases are not reused, because the cleaning of the housing of the spray container and the preparation of a sorbent are too complicated.
  • a spray container with a housing, disposed in an opening of a housing wall distribution valve, a spray liquid, a propellant, a housing disposed in the capsule, particles of saturated with the gas propellant and disposed in the capsule sorbent and a filter element is known, which for the Gas propellant is not dense and due to openings in a gas-tight material plays the role of a housing environment of the capsule and can cause a delay of the particles of the propellant (US Patent N 3964649 with a release date of 22.06.76, USCl 222/399).
  • the quality of sorbent saturation may be degraded by the gas propellant because substances having a greater heat absorption than the propellant may penetrate into the sorbent.
  • a gas storage canister with a gas tight housing containing particles of a gas saturated sorbent, which gas is delivered via a sealed discharge channel is also known (RU patent 2086489, international class B65D83 / 14, dated 10.08.1997).
  • This known capsule is characterized in that a gas outlet is blocked by means which reduce the degree of saturation of the sorbent by gas and is directed to a given technical opportunity for its opening, thereby narrowing potential uses of the capsule.
  • US Pat. No. 3,813,041 discloses a capsule for storing liquefied gas under pressure in a container from which the liquid as gas can escape into an atmosphere or a region of lower pressure than the storage pressure.
  • the container further comprises a solid polymer on which the liquid acts as a swelling agent, so that the polymer becomes a gel which releases the stored liquid as a gas.
  • the cavity of the capsule is filled with solid pieces of polymer, and the capsule is not sealed, but provided with a gas discharge opening.
  • a gas storage capsule is also known from FR 2 690 142 A1, in which the housing consisting of two housing parts in the upper housing part has a complicated membrane part, which releases an opening of the valve under pressure, so that propellant gas from the lower housing part through this opening and a further, arranged in the upper housing part opening can escape.
  • WO 9 517 340 A discloses a gas storage capsule which is filled with a propellant gas absorbing matrix and provided with a gas discharge opening. This opening is closed with a closure which dissolves in the operating state of the gas storage capsule when immersed in an aerosol liquid of a spray container or otherwise opened when the capsule is put into operation.
  • the result achievable with the realization of the invention is to maintain a high degree of saturation of a sorbent with gas and to extend the capabilities of the capsule.
  • the housing according to the invention contains a sorbent-free cavity whose volume for receiving a predetermined Amount of gas to be sorbed in the solid state sufficient and which is provided with a means for introducing the gas in a solid state in the housing.
  • the sealing of the discharge channel can be effected in that the valve is provided with an elastic element which allows the gas discharge from the capsule only at an overpressure of a predetermined value in the capsule against the external pressure of the capsule.
  • the housing may be formed as a cylinder, which is composed of two or more parts.
  • the valve can be arranged at a connection point of the housing parts.
  • an elastic element of the valve can serve a housing part, which is designed as a ring lip.
  • the sealed discharge channel may be provided with a molecular sieve that allows only molecules of the sorbing gas to pass through.
  • a free cavity is formed according to the invention in the capsule, in which a predetermined amount of the gas to be sorbed is taken up in the solid state.
  • a capsule (Fig. 1) comprises a housing 1, particles of a sorbent 2 for sorption of gas (the gas is not shown in Fig. 1), a sealed discharge channel 3 and a sorbent-free cavity in which a predetermined amount of gas to be sorbed is present in solid form.
  • the sealing of the discharge channel 3 may be formed as a valve, which is provided with an elastic element which allows the release of gas from the capsule 1 only under an overpressure of a predetermined value relative to the external pressure of the capsule.
  • the elastic element 5 may be formed as an elastic ring, as shown in Fig. 2.
  • This ring is arranged in an exhaust outlet of the sealed discharge channel, which is formed in the given training variant by a connection between parts 6 and 7 of the housing.
  • the ring opens the exhaust outlet of the capsule only when the pressure difference between the inner surface and the outer surface of this ring exceeds the working pressure difference. When the gas is exceeded, gas is emitted via the exhaust outlet of the duct 3 expelled.
  • the elasticity of the elastic ring 5 which is made for example of rubber, determined by the necessary, a pressure compaction-generating Einsinkverformung, the overpressure on the working pressure difference causes stretching of the ring.
  • the elastic member 5 may be formed as a ring lip, which is formed by a part of the housing parts, as shown in Fig. 3.
  • This annular lip is the simplest embodiment, which does not require mutual positioning of a mounting surface and which provides a tight seal of the surfaces of the housing parts 6 and 7.
  • a part 7 arranged on the inside of the sealing unit can be provided with slots 9 in the retaining strip, so that the movement of the parts during the installation of the part 6 is facilitated.
  • the element 5 As a membrane, as an elastic pressure cap, clamp, wedge and other known components having a certain pressure value of the elastic element 5 and a possibility of gas delivery.
  • the elastic element 5 can be formed as a pressure cap, which consists for example of rubber and is arranged in a window 10 of the housing 1, as shown in FIG. 4 can be seen.
  • this can serve as a valve which closes an opening of the window 10 after filling the capsule with particles of the sorbent 2 and with the gas to be sorbed in the solid state.
  • the sealing of the sealed discharge channel 3 can be carried out by means of a molecular sieve take place, as shown in Figs. 1 and 5.
  • the molecular sieve is disposed in an exhaust outlet of the sealed discharge channel 3, which is formed in the given design variant of a solid housing.
  • Such an element serves to pass only molecules of the gas to be sorbed via the discharge channel and interferes with the penetration of larger diameter molecules, such as organic chemistry, into the housing 1, these larger molecules being characteristic of structures which comprise virtually all possible applications of the invention Include capsules formed according to the invention.
  • the discharge channel may be provided with a rupture membrane 12 be.
  • the prevention of the release of gas during changes in state of the gas to be sorbed is also achieved in the presence of the seal of the discharge channel 3, which is formed for example in FIG. 2 as an elastic ring 5 or as a valve-pressure cap in the filling window 10, said sealing elements after filling of the gas and the sorbent and serve as additional means of preventing the intrusion into the housing 1 under the effect of a higher pressure than the pressure within the capsule and wherein the surrounding components cause the replacement of the gas by the sorbent or the required quality of the environment as in the case of using the capsule as the source of a gas propellant in the perfume aerosol dispensers.
  • These means may be porous elements which are formed as part of the housing and as a grid in an inlet opening of the channel 3 or as inserts in the form of a molecular sieve 11, which separates a cavity adapted to the particles of the sorbent from the mouth of the channel 3 and as special, gas-permeable filter element is formed.
  • the elastic element 5 may be formed as an elastic stocking, which covers the housing such that in the absence of the differential pressure on the inside and outside of the housing 1, the delivery of the gas is blocked from the capsule.
  • the capsule works like this:
  • the internal overpressure in the capsule does not reach a preset value until the time the solid state gas to be sorbed is submerged evaporates the action of the environment and does not saturate the sorbent to a given value; This is caused by the reduced absorption temperature that results from heat absorption during the gas transition state.
  • the gas-transfer state causes the pressure in the capsule to increase, and the elastic element 5, for example, as a resilient sealing lip 8 (Fig 3) is opened and is expressed under the action of the capsule internal pressure from a settling surface, whereby the cavity with the sorbent 2 is connected to the surrounding environment of the capsule via the discharge channel 3. Therefore, gas leaves the capsule until the external pressure of the capsule has not increased to a value different from the pressure value in the cavity of the sorbent 2 from the intended value. Due to its own elasticity, the elastic sealing element 5 (FIGS. 1, 2 and 4), 8 (FIG. 3) then returns to the initial position and blocks the passage of the gas from the cavity with the sorbent 2 through the exhaust outlet of the channel 3 ,
  • the gas is supplied to the capsule before filling the capsule with the sorbent.
  • the capsule is formed as a cylinder of two or more parts.
  • Such a refilling method is advantageous for operation in a conveyor mode which precedes immediately, provided a capsule in the device containing it, for example an aerosol dispenser, for the purpose of maximizing the use of the gas contained in the capsule.
  • the typical time of state transition of CO 2 (assuming CO 2 in a densified solid state plastic cylinder) is ten seconds, more than an order of magnitude exceeding typical operating speeds in industrial aerosol operating lines.
  • the amount of gas expelled from the capsule within the spray container should not be less than 750 ml or about 1.5 g when using CO 2 gas.
  • the spray liquid If water or water-based structures are used as the spray liquid to provide the necessary pressure within the package, it is also necessary to take into account the absorption of the gas by the water which desorbs from the capsule for an initial pressure of 0.75 MPa of 0.4g additional gas required, and to consider filling the free volume with gas requiring 0.4g more gas.
  • the total amount of the gas filled in the capsule is about 3 g at a loss amount in refilling.
  • the required amount of sorbent should be about 5g, so that a volume of not less than 12ml at a filling density by a sorbent of the capsule of 0.4 g / ml is required.
  • the volume required for the cavity which is necessary for the adaptation of CO 2 in its solid state and with its given amount of 2.5 g, is about 2.5 ml (in the case of the condensation of the solid state up to 1 g / ml).
  • the gas CO 2 , Ar, N 2 , O 2 , N 2 O and as sorbent an activated carbon, zeolite, silica gel or mixtures thereof.
  • sorbents e.g., the activated carbon + zeolite
  • the sorbent prepared for refilling in which the preparation in the degasification by, for example, a preliminary pumping out with heat supply, is supplied to the housing 1 of the capsule and then the capsule, which uses, for example, a window 10 in the housing 1, then it enters the condensed, solid state CO 2 (so-called dry ice), which has the shape of a tablet, pill or ball, and then into the window 10, which is located in the immediate vicinity of an exhaust outlet and in which the elastic element 5 in the given Variant is designed as a rubber pressure cap.
  • CO 2 condensed, solid state CO 2
  • the invention can be used in medicine, in the fire fighting industry for the formation of pressure in extinguishing equipment, in household chemistry, in the perfume industry, as a gas source for inflatable bodies and for beer kegs, etc.

Landscapes

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Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Erfindungsgebiet
  • Die Erfindung betrifft die Verpackungstechnik und kann beispielsweise bei Aerosolpackungen verwendet werden, die zum Dehnen von Farb- und Lackhüllen, in der Parfümindustrie, in der Feuerbekämpfungstechnik und auch zum Zerstäuben von Produkten der Haushaltschemie und der Karbonisierung von Getränken usw. dienen.
    • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Sprühbehälter mit einem in einer Öffnung einer Gehäusewand angeordneten Verteilventil, einer Sprühflüssigkeit, einem Treibmittel, einem mit der Sprühflüssigkeit gesättigten und im Gehäuse enthaltenen Sorptionsmittel ist bekannt (Internationale Anmeldung PCT/RU92/00129, mit dem internationalen Anmeldetag vom 26.06.92, dem Prioritätstag vom 29.06.91, der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 93/00277 vom 07.01.93 und der internationalen Klasse B65D 83/14).
  • Das Wiederauffüllen dieses Sprühbehälters wird mittels eines Auffüllventiles für das Sorptionsmittel und das Trennmittel und mittels des die Sprühflüssigkeit verteilenden Ventiles vorgenommen, so dass ein hoher Grad der Füllung der Verpackung mit einer Sprühflüssigkeit und eine hohe Wiederauffüllfähigkeit erzielt werden können. Gleichzeitig erfordert der bekannte Sprühbehälter die Schaffung einer besonderen Einrichtung zum Wiederauffüllen des Sprühbehälters, nämlich die Schaffung von automatisierten Linien für das Wiederauffüllen dieser Sprühbehälter, weil die bestehenden Fülllinien nicht in der Lage sind, das Wiederauffüllen dieser Sprühbehälter vorzunehmen, und diese Sprühbehälter können für verschiedene Sprühsubstanzen und Gase nicht wiederverwendet werden, weil das Reinigen des Gehäuses des Sprühbehälters und die Zubereitung eines Sorptionsmittels zu kompliziert sind.
  • Ferner ist auch ein Sprühbehälter mit einem Gehäuse, einem in einer Öffnung einer Gehäusewand angeordneten Verteilventil, einer Sprühflüssigkeit, einem Treibmittel, einer im Gehäuse angeordneten Kapsel, Partikeln eines mit dem Gastreibmittel gesättigten und in der Kapsel angeordneten Sorptionsmittels und einem Filterelement bekannt, das für das Gastreibmittel nicht dicht ist und das aufgrund von Öffnungen in einem gasdichten Material die Rolle einer Gehäuseumgebung der Kapsel spielt sowie eine Verzögerung der Partikel des Treibmittels bewirken kann (USA-Patent N 3964649 mit einem Veröffentlichungstag vom 22.06.76, U.S.Cl. 222/399).
  • Die Qualität der Sorptionsmittelsättigung kann dort durch das Gastreibmittel verschlechtert werden, weil Substanzen mit einer größeren Wärmesorption als das Treibmittel in das Sorptionsmittel eindringen können.
  • Eine Gasspeicherkapsel mit einem gasdichten Gehäuse, in dem Partikel eines mit Gas gesättigten Sorptionsmittel enthalten sind, wobei das Gas über einen abgedichteten Abgabekanal abgegeben wird, ist ebenfalls bekannt (RU-Patent 2086489, internationale Klasse B65D83/14, vom 10.08.1997). Diese bekannte Kapsel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasausgang mit Mitteln gesperrt wird, die den Sättigungsgrad des Sorptionsmittels durch Gas vermindern, und auf eine vorgegebene technische Gelegenheit zu ihrem Öffnen gerichtet wird, wodurch potentielle Verwendungsvarianten der Kapsel eingeengt werden.
  • Aus der US 3 813 041 ist eine Kapsel zur Speicherung von verflüssigtem Gas unter Druck in einem Behälter bekannt, aus dem die Flüssigkeit als Gas in eine Atmosphäre oder einen Bereich mit niedrigerem Druck als der Speicherdruck entweichen kann. Der Behälter weist ferner ein festes Polymer auf, auf das die Flüssigkeit wie ein Schwellmittel wirkt, so dass das Polymer zu einem Gel wird, das die gespeicherte Flüssigkeit als Gas freigibt. Der Hohlraum der Kapsel ist dabei mit festen Polymerstücken voll gefüllt, und die Kapsel ist nicht abgedichtet, sondern mit einer Gasabgabeöffnung versehen.
  • Eine Gasspeicherkapsel ist ferner durch die FR 2 690 142 A1 bekannt, bei der das aus zwei Gehäuseteilen bestehende Gehäuse im oberen Gehäuseteil ein kompliziertes Membranteil aufweist, das eine Öffnung des Ventils bei Überdruck freigibt, so dass Treibgas aus dem unteren Gehäuseteil über diese Öffnung und eine weitere, im oberen Gehäuseteil angeordnete Öffnung entweichen kann.
  • Schließlich ist durch die WO 9 517 340 A eine Gasspeicherkapsel bekannt, die mit einer Treibgas absorbierenden Matrix gefüllt und mit einer Gasabgabeöffnung versehen ist. Diese Öffnung ist mit einem Verschluss geschlossen, der sich im Betriebszustand der Gasspeicherkapsel entweder beim Eintauchen in eine Aerosolflüssigkeit eines Sprühbehälters auflöst oder bei Inbetriebnahme der Kapsel in anderer Weise geöffnet wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das mit der Realisierung der Erfindung erzielbare Resultat besteht in der Aufrechterhaltung eines hohen Grades der Sättigung eines Sorptionsmittels mit Gas und in der Ausdehnung der Anwendungsmöglichkeiten der Kapsel.
  • Zur Erreichung des besonderen technischen Ergebnisses bei einer bekannten Gasspeicherkapsel mit einem gasdichten Gehäuse, in dem Partikel eines Sorptionsmittels zur Sorption des Gases enthalten sind, und mit einem abgedichteten Abgabekanal enthält das Gehäuse gemäß der Erfindung einen vom Sorptionsmittel freien Hohlraum, dessen Volumen zur Aufnahme einer vorgegebenen Menge des zu sorbierenden Gases in festem Zustand ausreicht und der mit einem Mittel zur Einführung des Gases in festem Zustand in das Gehäuse versehen ist.
  • Die Abdichtung des Abgabekanales kann dadurch erfolgen, dass das Ventil mit einem elastischen Element versehen ist, das die Gasabgabe aus der Kapsel nur bei einem Überdruck eines vorgegebenen Wertes in der Kapsel gegenüber dem Außendruck der Kapsel zulässt.
  • Das Gehäuse kann als Zylinder ausgebildet sein, der aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt ist.
  • Das Ventil kann an einer Verbindungsstelle der Gehäuseteile angeordnet sein.
  • Als elastisches Element des Ventiles kann ein Gehäuseteil dienen, der als Ringlippe ausgebildet ist.
  • Der abgedichtete Abgabekanal kann mit einem Molekularsieb versehen sein, das nur Moleküle des sorbierenden Gases durchlässt.
  • Für die Lösung einer Aufgabe hinsichtlich der Erzielung des technischen Resultates bei einem bekannten Verfahren zum Füllen einer Kapsel mit einem zu sorbierenden Gas unter der Voraussetzung eines Sorptionsmittels in einer Kapsel mit einem gasdichten Gehäuse, das Partikel eines Sorptionsmittels aufnehmen und Gas aus der Kapsel abgeben kann, wobei die Sorption des Gases durch das Sorptionsmittel erfolgt, ist gemäß der Erfindung in der Kapsel ein freier Hohlraum gebildet, in den eine vorgegebene Menge des zu sorbierenden Gases in festem Zustand aufgenommen wird.
  • Eine Realisationsvariante des Verfahrens, bei dem Gas in die Kapsel eingegeben wird, bevor die Kapsel mit einem Sorptionsmittel gefüllt wird, ist möglich.
  • Eine Realisationsvariante des Verfahrens, bei dem die Kapsel als Zylinder ausgebildet ist, der aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt ist, ist möglich.
  • Aufgrund der Anwendung der besonderen Füllverfahren und auch derAusführung der Kapsel aus einem gasdichten Material, des Vorsehens eines abgedichteten Abgabekanals, der Einführung eines vom Sorptionsmittel, freien Hohlraumes wobei das Volumen dieses Hohraumes für eine vorgegebene Menge an zu sorbierendem Gas in festem Zustand genügend angepasst ist, und der Ausbildung des Gehäuses mit einem Einführungsmittel war es möglich, die Aufgabe hinsichtlich der Erzielung des technischen Resultates zu lösen.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Vorteile und auch Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der besten Realisierungsvarianten der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen klar werden.
    • Fig. 1
    zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Kapsel,
    Fig. 2
    zeigt eine Verbindungsstelle zwischen Gehäuseteilen der in Fig. 1 dargestellten Kapsel, wobei ein elastisches Element als elastischer Ring ausgebildet ist,
    Fig. 3
    zeigt etwas Ähnliches wie in Fig. 2, wobei das elastische Element als Ringlippe ausgebildet ist, für das ein Gehäuseteil dient,
    Fig. 4
    zeigt einen Gehäuseteil einer Kapsel mit einem elastischen Element als Druckkappe, die in einem Gehäusefenster angeordnet ist,
    Fig. 5
    zeigt einen Gehäuseteil einer Kapsel mit dem arbeitenden Abgabekanal, der mit einem Molekularsieb und einer Bruchmembran abgedichtet ist.
    Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Eine Kapsel (Fig. 1) enthält ein Gehäuse 1, Partikel eines Sorptionsmittels 2 zur Sorption von Gas (das Gas ist in Fig. 1 nicht dargestellt), einen abgedichteten Abgabekanal 3 und einen sorptionsmittelfreien Hohlraum, in dem eine vorgegebene Menge an zu sorbierendem Gas in fester Form vorhanden ist.
  • Die Abdichtung des Abgabekanales 3 kann als Ventil ausgebildet sein, das mit einem elastischen Element versehen ist, das die Abgabe von Gas aus der Kapsel 1 nur unter einem Überdruck eines vorgegebenen Wertes gegenüber dem Außendruck der Kapsel zulässt.
  • Das elastische Element 5 kann als elastischer Ring ausgebildet sein, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Dieser Ring ist in einem Abgasausgang des abgedichteten Abgabekanales angeordnet, der bei der gegebenen Ausbildungsvariante durch eine Verbindung zwischen Teilen 6 und 7 des Gehäuses gebildet ist. Der Ring öffnet den Abgasausgang der Kapsel nur dann, wenn die Druckdifferenz zwischen der Innenfläche und der Außenfläche dieses Ringes die Arbeitsdruckdifferenz überschreitet. Bei der Überschreitung wird Gas über den Abgasausgang des Kanales 3 ausgestoßen. Bei der gegebenen Ausbildungsvariante der Kapsel ist die Elastizität des elastischen Ringes 5, der beispielsweise aus Gummi gefertigt ist, durch die nötige, eine Druckverdichtung erzeugende Einsinkverformung bestimmt, wobei der Überdruck über die Arbeitsdruckdifferenz ein Strecken des Ringes bewirkt.
  • Das elastische Element 5 kann als Ringlippe ausgebildet sein, die durch einen Teil der Gehäuseteile gebildet ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Ringlippe ist die einfachste Ausführungsform, die keine gegenseitige Positionierung einer Einbaufläche erfordert und die eine dichte Abdichtung der Flächen der Gehäuseteile 6 und 7 vorsieht. Beim Einbau eines Gehäuseteiles in den anderen kann ein auf der Innenseite der Abdichtungseinheit angeordnetes Teil 7 mit Schlitzen 9 in der Halteleiste versehen sein, so dass die Bewegung der Teile während des Einbaus des Teiles 6 erleichtert wird.
  • Gleichzeitig sind Ausbildungsvarianten des Elementes 5 möglich, und zwar als Membran, als elastische Druckkappe, Klammer, Keil und als andere bekannte Bauelemente, die einen bestimmten Druckwert des elastischen Elementes 5 und eine Möglichkeit der Gasabgabe aufweisen.
  • Insbesondere kann das elastische Element 5 als Druckkappe ausgebildet werden, die beispielsweise aus Gummi besteht und in einem Fenster 10 des Gehäuses 1 angeordnet ist, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist. Bei dieser Variante eines elastischen Elementes 5 kann dieses als Ventil dienen, das eine Öffnung des Fensters 10 nach dem Füllen der Kapsel mit Partikeln des Sorptionsmittels 2 und mit dem im festen Zustand befindlichen zu sorbierenden Gas schließt.
  • Das Abdichten des abgedichteten Abgabekanales 3 kann mittels eines Molekularsiebes erfolgen, wie es in den Fig. 1 und 5 gezeigt ist. Das Molekularsieb ist in einem Abgasausgang des abgedichteten Abgabekanales 3 angeordnet, der bei der gegebenen Ausbildungsvariante eines festen Gehäuses gebildet ist. Ein derartiges Element dient dazu, nur Moleküle des zu sorbierenden Gases über den Abgabekanal durchzulassen und stört das Eindringen von Molekülen größeren Durchmessers, beispielsweise der organischen Chemie, in das Gehäuse 1, wobei diese größeren Moleküle für Strukturen charakteristisch sind, die praktisch alle möglichen Anwendungen der Kapseln umfassen, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind.
  • Zur Verhinderung eines vorzeitigen Gasverlustes aus der Kapsel, bevor sich der Druck in der Kapsel auf den vorgesehenen Wert aufgebaut hat (beim Übergang des Gases vom festen in den flüssigen Gaszustand mit gleichzeitiger Gasabsorption durch das Sorptionsmittel 2), kann der Abgabekanal mit einer Bruchmembran 12 versehen sein.
  • Die Verhinderung der Abgabe von Gas während Zustandsänderungen des zu sorbierenden Gases wird auch beim Vorhandensein der Abdichtung des Abgabekanales 3 erreicht, die beispielsweise nach Fig. 2 als elastischer Ring 5 oder als Ventil-Druckkappe im Auffüllfenster 10 ausgebildet ist, wobei diese Dichtungselemente nach dem Auffüllen des Gases und des Sorptionsmittels eingebaut werden und als zusätzliche Mittel zur Verhinderung des Eindringens in das Gehäuse 1 unter der Wirkung eines höheren Druckes als der Druck innerhalb der Kapsel dienen und wobei die Umgebungsbauteile das Ersetzen des Gases durch das Sorptionsmittel verursachen oder die erforderliche Qualität der Umgebung beeinflussen, wie beispielsweise im Fall der Verwendung der Kapsel als Quelle eines Gastreibmittels bei den Parfümaerosolpackungen.
  • Es ist vorteilhaft, Mittel vorzusehen, die das Aufeinandertreffen von Partikeln des Sorptionsmittels im Kanal 3 für den Gasdurchgang verhindern. Diese Mittel können poröse Elemente sein, die als Teil des Gehäuses und als Gitter in einer Eingangsöffnung des Kanales 3 oder als Einsätze in Form eines Molekularsiebes 11 ausgebildet sind, das einen an die Partikel des Sorptionsmittels angepassten Hohlraum von der Mündung des Kanales 3 trennt und als besonderes, gasdurchlässiges Filterelement ausgebildet ist.
  • Das elastische Element 5 kann als elastischer Strumpf ausgebildet sein, der das Gehäuse derart abdeckt, dass bei Abwesenheit des Differenzdruckes auf der Innen- und Außenseite des Gehäuses 1 die Abgabe des Gases aus der Kapsel gesperrt wird.
    • Die Kapsel arbeitet folgendermaßen:
  • Bei der Betriebsart des Auffüllens und der Kurzzeitspeicherung, beispielsweise bei einer Verwendung von Kapseln in einem Geschäftszweig oder in einem Warenhaus, erreicht der innere Überdruck in der Kapsel nicht einen voreingestellten Wert bis zu demjenigen Zeitpunkt, zu dem das in festem Zustand befindliche zu sorbierenden Gases unter der Wirkung der Umgebung verdampft und nicht bis zu einem vorgegebenen Wert das Sorptionsmittel sättigt; dies wird durch die verringerte Absorptionstemperatur hervorgerufen, die bei der Wärmeaufnahme während des Gasübergangszustandes entsteht.
  • Daher wird eine Abdeckung der Mündung durch das elastische Element 5 erreicht, weil dieses davon abgehalten wird, sich durch die Druckkräfte zu bewegen.
  • Ferner wird hiermit auch eine hermetische Abdichtung des abgedichteten Abgabekanales erzielt.
  • Unter der Voraussetzung, dass sich die Kapsel in einer Arbeitsumgebung, beispielsweise in einem unter Überdruck stehenden Behälter, befindet, führt der Gasübergangszustand zu einem Anwachsen des Druckes in der Kapsel, und das elastische Element 5, das beispielsweise als elastische, abdichtende Ringlippe 8 (Fig. 3) ausgebildet ist, öffnet sich und wird unter der Wirkung des Kapselinnendruckes von einer Absetzfläche her ausgedrückt, wodurch der Hohlraum mit dem Sorptionsmittel 2 mit der die Kapsel umgebenden Umgebung über den Abgabekanal 3 verbunden ist. Daher verlässt Gas die Kapsel, bis der Außendruck der Kapsel nicht auf einen Wert angestiegen ist, der sich vom Druckwert im Hohlraum des Sorptionsmittels 2 gegenüber dem vorgesehen Wert unterscheidet. Aufgrund seiner eigenen Elastizität kehrt dann das elastische Dichtelement 5 (Fig. 1, 2 und 4), 8 (Fig. 3) in die Anfangsposition zurück, und es sperrt den Durchgang des Gases vom Hohlraum mit dem Sorptionsmittel 2 durch den Abgasausgang des Kanales 3.
  • Wenn der Druck in einer Arbeitsumgebung abnimmt, wird der oben beschriebene Vorgang wiederholt.
  • Unabhängig von den gewählten, wirklichen Entwürfen für die Entscheidung einer Arbeit hinsichtlich der Erreichung des technischen Ergebnisses ist es nötig, den oben für das Auffüllen eines Kapselkanales beschriebenen Weg zu verwirklichen, unter der Voraussetzung eines Sorptionsmittels in der Kapsel, die die Fähigkeit hat, die Partikel des Sorptionsmittels zu halten, und die die Gelegenheit bietet, genügend Gas aus der Kapsel abzugeben, und unter der Voraussetzung der Sorption des Gases durch ein Sorptionsmittel gemäß der Erfindung in der Kapsel, die einen freien Hohlraum aufweist, in dem eine bestimmte Menge des Gases in fester Form eingegeben wird.
  • Zur Verhinderung der Gasabgabe aus der Kapsel bei der Betriebsart des Auffüllens und zur Verbesserung der Sättigungsbedingungen des Sorptionsmittels wird das Gas der Kapsel vor dem Füllen der Kapsel mit dem Sorptionsmittel zugeführt.
  • Zum Zweck der Vereinfachung und der Beschleunigung des Auffüllvorganges der Kapsel ist die Kapsel als Zylinder aus zwei oder mehreren Teilen ausgebildet.
  • Ein derartiges Auffüllverfahren ist für die Durchführung in einer Förderanlagen-Betriebsart vorteilhaft, die unmittelbar vorausgeht, unter der Voraussetzung einer Kapsel in der diese enthaltenden Einrichtung, beispielsweise einer Aerosolpackung, mit dem Zweck der maximalen Verwendung des in der Kapsel enthaltenen Gases.
  • Wie Versuche gezeigt haben, beträgt die typische Zeit des Zustandsüberganges von CO2 (unter der Voraussetzung von CO2 in einem Kunststoffzylinder im verdichteten Festzustand) zehn Sekunden, die mehr als eine Größenordnung die typischen Arbeitsgeschwindigkeiten in industriellen Aerosolbetriebslinien überschreiten.
  • Im Folgenden sei der Wert dieses Faktors bei der Verwendung einer Kapsel als Gasquelle im Aerosolsprühbehälter zur Schaffung des nötigen Gasdruckes über 0,3Mpa für die volle Verteilung einer Flüssigkeit mit einem Volumen von 250ml betrachtet, vorausgesetzt, dass das freie Gasvolumen außerhalb der Flüssigkeit und der Kapseln im Sprühbehälter minimal gewählt ist (beispielsweise weniger als 25ml). In diesem Beispiel sollte die erforderliche, von der Kapsel innerhalb des Sprühbehälters ausgetriebene Gasmenge nicht kleiner als 750ml oder etwa 1,5g bei Verwendung von CO2-Gas sein. Wenn als Sprühflüssigkeit Wasser oder Strukturen auf Wasserbasis zur Schaffung des nötigen Druckes innerhalb der Packung verwendet wird bzw. werden, ist es auch notwendig, die Absorption des Gases durch das Wasser zu berücksichtigen, die für einen Anfangsdruck von 0,75Mpa eine Desorption aus der Kapsel von zusätzlich 0,4g Gas erfordert, und das Füllen des freien Volumens mit Gas zu berücksichtigen, das 0,4g mehr Gas erfordert. Im Hinblick auf den Gasrestinhalt im Sorptionsmittel bei einem Enddruck von 0,3Mpa und bei einem Pegel von 0,5g beträgt die Gesamtmenge des in die Kapsel gefüllten Gases bei einer Verlustmenge beim Wiederauffüllen etwa 3g.
  • Wenn daher das Sorptionsmittel den aktivierten Kohlenstoff, beispielsweise SKT, verwendet und der Anfangsdruck im Gehäuse 1 der Kapsel 0,75Mpa bei einer Temperatur von 22°C beträgt, sollte die erforderliche Sorptionsmittelmenge etwa 5g betragen, so dass ein Volumen von nicht weniger als 12ml bei einer Fülldichte durch ein Sorptionsmittel der Kapsel von 0,4g/ml erforderlich ist.
  • Das für den Hohlraum nötige Volumen, das für die Anpassung von CO2 in dessen festem Zustand und mit dessen vorgegebener Menge von 2,5g nötig ist, beträgt (bei der Kondensation des festen Zustandes bis zu 1g/ml) etwa 2,5ml.
  • Bei der Verdampfung einer bestimmten Menge an CO2 in der Kapsel, die in einer Aerosolpackung angeordnet ist, wird Gas im Sorptionsmittel bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustandes teilweise absorbiert, der durch den Druck in der Kapsel und die Gleichgewichtstemperatur festgelegt ist, wobei die absorbierte Gasmenge unter den vorstehend erwähnten Bedingungen etwa 1,8g beträgt. Ein anderer Teil des aus dem festen Zustand verdampften CO2 wird durch die Flüssigkeit absorbiert. Das freie Volumen der Aerosolpackung wird gefüllt, und während des Wiederauffüllens geht es verloren.
  • Am vorteilhaftesten ist es, als Gas CO2, Ar, N2, O2, N2O und als Sorptionsmittel einen aktivierten Kohlenstoff, Zeolit, Kieselgel oder Mischungen daraus zu verwenden. Die Auswahl aus verschiedenen Typen von Sorptionsmitteln (beispielsweise des aktivierten Kohlenstoffes + Zeolits) erlaubt eine Optimierung der Betriebsbedingungen bei dem Wiederauffüllen, der Lagerung und dem Gebrauch der Kapsel.
  • Als Beispiel für die Verwirklichung des bei der vorliegenden Erfindung beschriebenen Wiederauffüllweges kann die folgende Operationsfolge mit Bezug auf die anhand eines Beispieles beschriebene Einrichtung dienen.
  • Das für das Wiederauffüllen vorbereitete Sorptionsmittel, bei dem die Vorbereitung in der Entgasung durch beispielsweise ein vorangehendes Auspumpen unter Wärmezufuhr besteht, wird dem Gehäuse 1 der Kapsel und dann der Kapsel, die beispielsweise ein Fenster 10 im Gehäuse 1 verwendet, zugeführt, dann tritt es in das kondensierte, im Festzustand befindliche CO2 (sogenanntes Trockeneis), das die Form einer Tablette, Pille oder Kugel hat, und dann in das Fenster 10 ein, das in unmittelbarer Nähe eines Abgasausganges angeordnet ist und in dem das elastische Element 5 bei der gegebenen Variante als Gummidruckkappe ausgebildet ist. Die derart angeordnete und gefüllte Kapsel wird aufgegeben, nachdem vorher die Packung mit der Sprühflüssigkeit gefüllt wurde. Der folgende Vorgang an der Packung besteht im Einsetzen und Rollen des Sprühventiles.
  • Wenn die hohe industrielle Geschwindigkeit der letzten Vorgänge (weniger als eine Sekunde) berücksichtigt wird, werden die Verluste an Gas, das die Kapsel aus der Packung verliert, auf kleine Mengen vermindert.
  • Die Erfindung kann in der Medizin, im Feuerbekämpfungswesen zur Bildung von Druck in Löscheinrichtungen, in der Haushaltschemie, in der Parfümindustrie, als Gasquelle für aufblasbare Körper und für Bierfässer usw. verwendet werden.

Claims (10)

  1. Gasspeicherkapsel mit einem gasdichten Gehäuse (1), in dem Partikel (2) eines Sorptionsmittels zur Absorption des Gases enthalten sind und das mit einem abgedichteten Abgabekanal (3) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Gehäuse (1) ferner ein vom Sorptionsmittel freier Hohlraum (4) vorgesehen ist, dessen Volumen an eine bestimmte Menge an sorbierendem, in festem Zustand befindlichen Gas ausreichend angepasst ist und der mit einer Gelegenheit zur Eingabe des zu sorbierenden, im festen Zustand befindlichen Gases versehen ist.
  2. Gasspeicherkapsel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abdichtung des Abgabekanales als Ventil ausgebildet ist, das mit einem elastischen Element (5, 8) versehen ist, wobei das Gas aus der Kapsel nur dann abgegeben wird, wenn das Innere der Kapsel gegenüber einem vorgegebenen Druckwert der Kapselumgebung einen Überdruck aufweist.
  3. Gasspeicherkapsel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Gehäuse als Zylinder aus zwei oder mehreren Teilen (6, 7) ausgebildet ist.
  4. Gasspeicherkapsel nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ventil an einer Verbindungsstelle von Gehäuseteilen (6, 7) angeordnet ist.
  5. Gasspeicherkapsel nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als elastisches Element (5) des Ventiles ein als Ringlippe (8) ausgebildetes Teil (6) des Gehäuses (1) dient.
  6. Gasspeicherkapsel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der abgedichtete Abgabekanal (3) mit einem Molekularsieb versehen ist, das nur Moleküle des zu sorbierenden Gases durchlässt.
  7. Gasspeicherkapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der abgedichtete Abgabekanal (3) mit einer Bruchmembran (12) versehen ist.
  8. Verfahren zum Füllen einer Kapsel mit einem zu sorbierenden Gas unter der Voraussetzung eines Sorptionsmittels (2) in der Kapsel, die mit einem gasdichten Gehäuse (1) versehen ist, das Partikel eines Sorptionsmittels halten kann und mit einem Mittel (3) zur Gasabgabe aus der Kapsel versehen ist, wobei die Sorption des Gases durch das Sorptionsmittel (2) erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im gasdichten Gehäuse(1) ferner ein freier Hohlraum (4) vorgesehen ist, in den über eine Eingabegelegenheit eine bestimmte Menge an zu sorbierendem, in festem Zustand befindlichen Gas eingegeben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Gas in die Kapsel eingegeben wird, bevor die Kapsel mit dem Sorptionsmittel (2) gefüllt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kapsel als Zylinder aus zwei oder mehreren Teilen (6, 7) ausgebildet ist.
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