DE2422082B2

DE2422082B2 - Druckbehälter für ein in Breiform, flüssiger Form oder Aerosolform zu verteilendes Fluid

Info

Publication number: DE2422082B2
Application number: DE2422082A
Authority: DE
Inventors: Bruno Paris Morane
Original assignee: LOreal SA
Current assignee: LOreal SA
Priority date: 1973-05-07
Filing date: 1974-05-07
Publication date: 1978-11-30
Also published as: JPS5042418A; FR2229241A5; US3949911A; GB1468729A; DE2422082C3; DE2422082A1; JPS5415127B2; CA1006132A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bekanntlich wird in Druckbehältern für ein Fluid, das in Breiform, in flüssiger Form oder in Aerosolform verteilt werden soll, das zu verteilende Fluid im allgemeinen im Augenblick seiner Verwendung mit Hilfe eines Treibmittels unter Druck gesetzt. Es liegt auf der Hand, daß aus Gründen der Sicherheit, der Qualität oder der Gleichförmigkeit des zu verteilenden Fluids in allen diesen Fällen vermieden werden muß, und zwar sowohl vor als auch während der Anwendung, daß das Treibmittel mit dem zu verteilenden Fluid in Kontakt kommt

In der US-PS 31 78 075 ist ein Druckbehälter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 beschrieben. Der bekannte Druckbehälter ist konstruktiv aufwendig und seine Funktionssicherheit läßt zu wünschen übrig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter der genannten Art zu schaffen, der billiger in der Herstellung, einfacher zu öffnen und

zuverlässiger in seiner Funktion beim öffnen als der bekannte Druckbehälter ist

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst In der FR-PS 14 20 749 ist ein Druckbehälter

ίο beschrieben, dessen konstruktive Merkmale allerdings wesentlich verschieden von den Merkmalen des erfindungsgemäßen Druckbehälters sind.

Gegenüber den bekannten Druckbehältern hat der erfindungsgemäße Druckbehälter die besonderen Vor teile, von einfacherer Konstruktion und billiger herstellbar, dabei aber funktionssicher zu sein.

Der erfindungsgemäße Druckbehälter läßt sich dadurch herstellen, daß man in das an einem Ende offene Außengehäuse eines Druckbehälters, vorzugs-

weise vor dem Einbringen des zu verteilenden Fluids, einen gasdichten, hermetisch verschlossenen, schmiegsamen Sack einführt in dessen Innerem eine ebenfalls verschlossene und mit in flüssigem Zustand befindlichem Treibmittel gefüllte Patrone angeordnet ist das offene Ende des Druckbehälters, der wenigstens ein Ventil wenigstens zum Verteilen des unter Druck gesetzten Fluids aufweist verschließt nach dem Füllen des Druckbehälter mit dem zu verteilenden Fluid eine Öffnung der Patrone und, wenigstens teilweise, ein

Verdampfen des sich in dem gesamten Rauminhalt des Sackes ausbreitenden Treibmittels unter einem Druck

bewirkt der die Austreibung des den Sack umgebenden

Fluids durch das Ventil des Druckbehälters sicherstellt Günstigerweise bewirkt man die Öffnung der Patrone

durch Erhitzen des den Sack umgebenden Druckbehälters für das zu verteilende Fluid auf eine ausreichend hohe Temperatur, um durch die Zunahme des Innendruckes des Treibmittels die Öffnung der Patrone zu erzielen. Man schiebt den weichen Sack in das Innere des Druckbehälters und bringt ihn gegen die Innenfläche der Seitenwandung des Druckbehälters derart zur Anlage, daß das zu verteilende Fluid den freien mittleren Bereich des Druckbehälters einnimmt. Es ist günstig, wenn der freie oder ausfüllbare Rauminhalt des selbständigen, weichen, aufgeblasenen Sackes größer als der Rauminhalt des Druckbehälters ist. Der Sack besteht aus einem gegenüber dem zu verteilenden Fluid und gegenüber dem Treibmittel inerten Werkstoff. Das verwendete Treibgas ist Butan

so oder ein chlorierter und fluorierter Kohlenwasserstoff, wie die unter dem Warenzeichen Frigen vertriebenen Verbindungen. Die mit dem in flüssigem Zustand befindlichen Treibmittel gefüllte Patrone ist entweder ein anfangs mit einem Stopfen verschlossenes Rohr, aus

Vi dessen Öffnung der Stopfen infolge der durch die Erwärmung des Druckbehälters hervorgerufenen Zunahme des inneren oder Dampfdruckes des Treibmittels ausgetrieben worden ist, oder ein Rohrstück, beispielsweise aus Gummi, welches selbst vor dem Eingesteckt-

wi werden in den weichen Sack hermetisch verschlossen wurde, und für dessen Explosion die Dampfdruckzunahme des Treibmittels infolge der Erhitzung des Behälters ausreicht, so daß das Treibmittel in den gasförmigen Zustand übergeht, wenn es sich über das gesamte freie

h~> bzw. ausfüllbare Volumen des Sackes ausbreitet. Das gasförmige Treibmittel, mit welchem der weiche Sack gefüllt ist, steht unter einem Druck in der Größenordnung von 1 bis 10 Bar. Der Druckbehälter ist mit einem

Tauchrohr versehen, dessen eines Ende mit dem der Verteilung dienenden Ventil verbunden ist und dessen anderes offenes Ende etwa in der Ebene des Behälterbodens endet Das Tauchrohr weist u.a. geringfügig vertieft gegenüber seinem Befestigungsbereich an dem Ventil angeordnet, wenigstens eine zusätzliche öffnung auf, die die Zirkulation des zu verteilenden Fluids erlaubt

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden anhand von den Schutzumfang nicht begrenzenden Ausiührungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 schematisch eine Herstellungsweise der anfangs mit einem Treibmittel gefüllten Patrone in Form eines Gummirohrstückes;

F i g. 2 schematisch im Schnitt einen erfindungsgemäßen Druckbehälter nach dem Einsetzen des weichen Sackes, in dem die Patrone mit dem Treibmittel angeordnet ist vor dem Einbringen des zu verteilenden Fluids;

F i g. 3 schematisch im Schnitt den Druckbehälter der F i g. 2 nach dem Einbringen des zu verteilenden Fluids und nach dem Verschließen des offenen Endes des Behälters;

Fig.4 schematisch im Schnitt den erfindungsgemäßen Behälter bei der Verfahrensstufe des Erwärmens, die das öffnen oder Explodieren der Patrone für das Treibmittel hervorruft ohne jedoch den die Patrone umgebenden weichen Sack zu beschädigen;

Fig.5 schematisch im Schnitt den Druckbehä'ier nach der Explosion der Patrone und bei wenigstens teilweise in den gasförmigen Zustand überführtem Treibmittel, welches sich über den gesamten Rauminhalt des weichen Sackes ausbreitet;

Fig.6 schematisch im Schnitt den erfindungsgemäßen Druckbehälter mit einem Tauchrohr versehen, welches die Verteilung des gesamten unter Druck gesetzten Fluids ohne am Ende des Verteilungsvorganges zwischen dem weichen aufgeblasenen Sack und der Innenwandung des Behälters zurückgehaltenes Restvolumen des Fluids gestattet und

Fig.7 schematisch in Draufsicht den erfindungsgemäßen Druckbehälter nach dem Einsetzen des weichen Sackes, welcher eng gegen die Innenfläche der seitlichen Wandung des Behälters derart angegelegt wird, daß das später einzubringende, zu verteilende Fluid den gesamten freien Bereich in der Mitte des Druckbehälters einnimmt

In den F i g. 2 bis 6 bezeichnet das Bezugszeichen 1 insgesamt das Außengehäuse des erfindungsgemäßen Druckbehälters. Dieses Außengehäuse hat etwa die Form eines Zylinders, dessen Mantel oder Seitenwandung la an einem unteren Boden Xb befestigt ist, beispielsweise durch Einsetzen. Der obere Boden Ic des Außengehäuses wurde durch einen Formungsprozeß konisch ausgebildet. Das oben liegende Ende dieses oberen Bodens Ic weist eine öffnung 2 auf, die — zumindest nach dem Einbringen des Treibmittels — mit Hilfe eines Einsatzes 3 verschlossen wird, der in das obere freie Ende des oberen Bodens Ic des Außengehäuses 1 eingesetzt wird und der in seinem Mittelbereich ein Ventil 5 auf das wenigstens die Verteilung des unter Druck gesetzten Fluids und, gegebenenfalls, das Einbringen dieses Fluids in das Innere des Druckbehälters gestattet.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Druckbehälters erzeugt man zunächst die mit dem in flüssigem Zustand befindlichen Treibmittel gefüllte Patrone.

Bei einer ersten Ausführungsform ist diese Patrone ein Rohr mit einem Boden, welches, nachdem es mit in flüssigem Zustand befindlichem Treibmittel gefüllt wurde, mit Hilfe eines Stopfens hermetisch verschlossen wird. Bei einer zweiten Ausführungsform, die schematisch in F i g. 1 dargestellt ist und für die folgende Beschreibung als bevorzugtes Ausführungsbeispiel gewählt wird, ist die Patrone ein Rohrstück, beispielsweise aus Gummi Zu diesem Zweck wird ein Rohr 6 von mehreren Metern Länge mit Hilfe einer Klemme oder Schleife 7 verschlossen, etwa an einem seiner beiden Enden, sodann in einer zweiten Stufe mit in flüssigem Zustand befindlichem Treibmittel gefüllt wie dies schematisch durch den Pfeil 8 dargestellt ist Das Rohr wird dann bei 9 an seinem zweiten Ende abgeklemmt oder abgeschnürt und dann an Stellen, die gemäß einem festgelegten Maßstab oder einheitlichen Wert bestimmt werden, mit Hilfe von paarweise bei 10a und XQb befestigten oder festgeklemmten Verschlußklemmen oder Verschlußschleifen, die das Rohr 6 an zwei dicht nebeneinanderliegenden Stellen eng zusammendrücken, in eine Vielzahl von Einzelrohrstücken unterteilt Das Rohr wird dann durchtrennt, wie es schematisch durch den Pfeil 11 dargestellt ist, und zwar im wesentlichen längs der die beiden benachbarten Verschlußklemmen 10a und 106 voneinander trennenden Mittelebene, derart, daß man eine Vielzahl von Gummirohrstücken erhält, mit einer Länge von etwa 10 cm, die mit einem JO Treibmittel in flüssigem Zustand gefüllt und an ihren beiden Enden verschlossen sind.

Jede Patrone, derart hergestelltes Gummirohrstück 12 oder durch beispielsweise einen Stopfen verschlossenes Metallrohr, wird in das Innere eines weichen Sackes 13 aus einem gasdichten Material, beispielsweise Polyäthylen, gesteckt. Der Sack 13 wird dann durch Schweißen derart verschlossen, daß er eine hermetisch dichte Umhüllung bildet, in deren Innerem sich die Patrone befindet. Während des Vorganges des Verschließens des weichen Sackes kann man gegebenenfalls gleichzeitig wenigstens teilweise an das Innere des Sackes einen Unterdruck anlegen, oder man kann den Sack gleichzeitig komprimieren oder derart verformen, daß die im Inneren des Sackes eingeschlossene Luft -t' nach dem Verschluß des Sackes einen vorzugsweise unter Atmosphärendruck liegenden Druck hat.

Der hermetisch verschlossene Sack 13 wird dann in das Innere des Außengehäuses 1 des Behälters durch die Öffnung 2 eingesetzt. Der Sack ist völlig selbständig, '<) d. h. unabhängig von dem Behälter und irgendeiner seiner zusätzlichen Einrichtungen, wie Einsatz 3 oder Ventil 5. Auf diese Weise kann der Sack auf beliebige Weise in das Innere eines Druckbehälters beliebiger Form eingesetzt werden, entweder nach der Einbringung des zu verteilenden Fluids oder gleichzeitig mit dem zu verteilenden Fluid oder vorzugsweise vor dem Einbringen des Fluids, was vor allem aus Gründen der Bequemlichkeit der Handhabung zweckmäßig ist. Zu achten ist indessen darauf, daß man in das Innere des ''" Druckbehälters mit einem bestimmten Rauminhalt einen weichen Sack einbringt, der — wenn er vollständig aufgeblasen ist — in der Lage ist, ein Volunen einzunehmen, welches größer ist als der Inhalt des Behälters, so daß der aufgeblasene Sack das '■' Bestreben hat, den gesamten Inhalt des Behälters einzunehmen und demzufolge das Austreiben des zu verteilenden Fluids zu ermöglichen. Beispielsweise setzt man in einen Druckbehälter von 200 cm³ Rauminhalt

einen weichen Sack ein, der in aufgeblasenem Zustand ein Volumen in der Größenordnung von 250 bis 300 cm³ einnimmt. Man ordnet im Inneren dieses Sackes ein Rohrstück aus Naturkautschuk oder aus Nitrilkautschuk, oder aus Polychloropren an, das 15 cm lang ist, einen Innendurchmesser von 5 mm und einen Außendurchmesser von 6 mm aufweist, und dessen durch die beiden Verschlußklemmen 10a und 10/? definierter Rauminhalt somit in der Größenordnung von 3 cm³ liegt. Das dieses Volumen von 3 cm³ einnehmende κι flüssige Treibmittel ist Butan oder ein chlorierter und fluorierter Kohlenwasserstoff, wie die unter dem Warenzeichen »Frigen« bekannten Verbindungen.

Dieser Sack 13 wird in das Innere des Behälters 1, vorzugsweise vor der Einbringung des zu verteilenden Fluids, geschoben. Der Sack 13 wird durch die öffnung 2 eingesetzt, wie dies schematisch durch den Pfeil 14 angedeutet ist, ohne besondere Vorkehrungen (Ausführungsform gemäß F i g. 2), oder vorzugsweise eingesetzt und gegen die Innenfläche der seitlichen Wandung la des Behälters zur Anlage gebracht, wie dies mit den durchgezogenen Linien in Fig.7 dargestellt ist. Das zu verteilende Produkt 15 wird dann in das Innere des Druckbehälters 1 eingebracht, entweder direkt durch die öffnung 2, worauf dann der Behälter mit Hilfe des Einsatzes 3 und des Ventils 5 verschlossen wird, oder über das Ventil 5, nachdem das Ventil mittels seines Einsatzes 3 (Fi g. 3) an dem Behälter befestigt worden ist. Der auf diese Weise hergestellte Druckbehälter 1 ist in allen diesen Fällen an seinem freien oberen Ende jo verschlossen. Er enthält das zu verteilende Fluid 15, welches den Sack 13 umgibt, in dessen Innerem die Patrone 12 angeordnet ist. Bei der in Fig. 7 dargestellten besonderen Ausführungsform hat das Fluid 15 das Bestreben, den gesamten mittleren Bereich η des Behälters 1 einzunehmen, jedoch kann natürlich ein bestimmter Anteil zwischen die innere Oberfläche der seitlichen Wandung la und den äußeren Umriß 13a des Sackes geraten.

Sodann bewirkt man, vom Äußeren des Druckbehälters her, ein öffnen der Patrone 12, vorzugsweise durch Erhitzen des Druckbehälters auf eine Temperatur, die ausreicht, um unter der Wirkung der Zunahme des Dampfdruckes die Patrone zu öffnen (Fig.4). Für das erwähnte Beispiel sollte die Temperatur, auf die erhitzt 4-ϊ wurde, in der Größenordnung von 45° C liegen, eine Temperatur, ab welcher man entweder eine Explosion des Rohrstückes 12 (Fig. 5) erreicht oder ein Austreiben des Stopfens aus der öffnung des Metallrohres, die er anfangs verschloß. Natürlich kann das öffnen der Patrone 12 durch jede andere bekannte Maßnahme erfolgen, beispielsweise durch ein vollständiges Verschwinden des Rohrstückes 12 am Ende einer Zeitspanne, die man vorher bestimmen kann, etwa durch Auflösung in einem vorher in den Sack eingebrachten Lösungsmittel.

Nach dem öffnen der Patrone befindet sich das Treibmittel wenigstens teilweise in gasförmigem Zustand und hat daher das Bestreben, das gesamte innere freie oder ausfüllbare Volumen des Sackes 13 auszufüllen. Natürlich muß die Menge an in ein Rohrstück eingebrachtem flüssigen Treibmittel so bemessen sein, daß die dementsprechende Gasmenge unter einem Druck in der Größenordnung von 1 bis 10 Bar steht, der ausreicht, um sicherzustellen, daß das den Sack 13 umgebende Fluid 15 über das Vertu 5, mit dem der Druckbehälter 1 versehen ist, verteilt bzw. ausgetrieben wird. In dem Maße, wie sich das Fluid 15 unter der Wirkung des durch das Treibmittel erzeugten inneren Druckes verteilt bzw. ausgetrieben wird, hat der weiche Sack das Bestreben sich zu verformen und den gesamten Innenraum des Behälters 1 bis zum vollständigen Verschwinden des unter Druck gesetzten Fluids einzunehmen. Bei der besonderen Ausführungsform der F i g. 7 verformt und verlängert sich der weiche Sack 13 zu einer Spirale, die sich zur Mitte des Behälters hin ausdehnt'und das gesamte Volumen einnimmt, das von dem unter Druck gesetzten und durch das Ventil 5 ausgetriebene Erzeugnis freigelassen wird. Die spiralförmige Verformung des weichen Sackes ist in F i g. 7 gestrichelt dargestellt.

Um zu vermeiden, daß eine bestimmte Menge an unter Druck gesetztem Fluid zwischen der Wandung des Behälters und dem aufgeblasenen weichen Sack, der im Inneren des Behälters ein zunehmend größeres Volumen einnimmt gefangenbleibt, kann man den Behälter bevorzugt mit einem Tauchrohr 16 versehen, dessen eines Ende 16a mit dem Verteilerventil verbunden ist und dessen anderes, offenes Ende 16f> im wesentlichen in der Ebene des unteren Bodens \b des Behälters mündet wobei das Tauchrohr ferner, geringfügig gegenüber seinem Befestigungsbereich an dem Ventil vertieft angeordnet wenigstens eine zusätzliche Öffnung 16c aufweist Auf diese Weise kann das zu verteilende Fluid in allen Fällen von den öffnungen 16i> und 16c bis zu dem Verteilerventil frei zirkulieren, ohne daß auch nur irgendein Anteil des Fluids 15 unter dem aufgeblasenen Sack 13 zurückgehalten wird und das Verteilerventil nicht erreichen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckbehälter für ein in Breiform, flüssiger Form oder Aerosolform zu verteilendes Fluid, mit wenigstens einem Ventil zum Verteilen des unter Druck stehenden Fluids, sowie mit einem in dem Behälter befindlichen, gegenüber dem Fluid gasdicht abgeschlossenen, weichen, unter dem Behälterinnendruck zusammengedrückten Sack, dessen Volumen in gasgefülltem Zustand wenigstens so groß wie der Behälterinhalt ist und in welchem sich eine ebenfalls gasdicht abgeschlossene Patrone befindet, die von außen derart beeinflußbar ist, daß sie ein den Sack unter Treibdruck füllendes Treibmittel abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (12) mit einem in flüssigem Zustand befindlichen Treibmittel gefüllt ist, dessen Menge zur Füllung des Sackes (13) unter Treibdruck bei wenigstens teilweiser Verdampfung des Treibmittels ausreicht, und daß die Patrone (12) so ausgebildet ist, daß sie sich bei Druckanstieg des in ihr befindlichen Treibmittels infolge Erwärmung des gesamten Druckbehälters öffnet

2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (12) ein Rohrstück ist, das mit einem Stopfen verschlossen ist, der bei der Druckzunahme im Patroneninneren infolge der Erwärmung ausgestoßen wird.

3. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (12) ein Rohrstück ist, das bei der Druckzunahme im Patroneninneren infolge der Erwärmung zerbirst.

4. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (13) gegen die Innenfläche der Seitenwandung (\a) des Druckbehälters derart angelegt ist, daß das zu verteilende Fluid den gesamten mittleren Bereich des Druckbehälters einnimmt.

5. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrene (12) mit Butan, oder mit einem chlorierten und fluorierten Kohlenwasserstoff, wie die unter dem Warenzeichen »Frigen« bekannten Verbindungen gefüllt ist.

6. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Sack (13) ausfüllende Treibmittel unter einem Druck in der Größenordnung von 1 bis 10 Bar steht.