Капсула для хранения газа и способ ее заправки

 

Изобретение относится к технике хранения газов и может быть использовано в медицине, бытовой химии, пожарной технике, парфюмерии как источник газа для газонаполняемых изделий и т.д. Капсула для хранения газа содержит газонепроницаемый корпус, внутри которого размещены частицы сорбента, насыщенные газом. Газонепроницаемый корпус имеет средство для выхода газа, выполненное в виде снабженной выпускным уплотненным каналом гибкой мембраны с возможностью перемещения мембраны под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению выпускного канала, соединяющего внутреннюю полость капсулы с окружающей средой. Способ заправки капсулы газом включает помещение сорбента в капсулу, обладающую способностью задержки частиц сорбента и пропускаемостью для газа, заправку сорбента газом. Сорбент помещают в капсулу из газонепроницаемого корпуса, крышку которого выполняют в виде снабженной выпускным уплотненным каналом гибкой мембраны с возможностью перемещения мембраны под действием заданного перепада давления. Насыщение сорбента газом ведут путем помещения капсулы в газовую среду, давление которой превышает рабочее давление хранения газа в капсуле на заданный перепад давления. Изобретение позволит упростить процессы создания избыточного давления в аэрозольных и других газонаполняемых изделиях, расширить состав используемых для этого газов, повысить безопасность их эксплуатации. 2 с. и 15 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к упаковочной технике и может быть использовано, например, в аэрозольных упаковках, применяемых для нанесения лакокрасочных покрытий, в парфюмерной промышленности, в пожарной технике, а также в быту для распыления продуктов бытовой химии и газирования напитков т.п.

Известен распыляющий контейнер, содержащий корпус, раздаточный клапан, установленный в отверстии на стенке корпуса, распыляемую жидкость, пропеллент, сорбент, насыщенный пропеллентом, помещенные внутри корпуса. Международная заявка PCT/RU92/00129, с датой международной подачи от 26.06.92, с датой приоритета от 29.06.91, с номером международной публикации WO 93/00277 от 07.01.93, МКН 5 B 65 D 83/14.

Заправка этого распыляющего контейнера производится посредством заправочного клапана для сорбента и пропеллента и клапана для распыляемого вещества, что позволяет обеспечить высокую степень заполнения упаковок распыляемой жидкостью и качество заправки. Вместе с тем, известная конструкция требует создания специального оборудования для заправки распыляющего контейнера, то есть требует создать автоматизированные роторные линии по заправке этих конструкций, т.к. существующие роторные линии не способны осуществлять заправку таких распыляющих контейнеров, и не позволяет повторное использование этих распыляющих контейнеров для различных распыляемых веществ и газа, т.к. возникает сложность очистки корпуса распыляющего контейнера и подготовки сорбента.

Известен также распыляющий контейнер, содержащий корпус, раздаточный клапан, установленный в отверстии в стенке корпуса, распыляемую жидкость, газ-пропеллент, капсулу, помещенные внутрь корпуса, частицы сорбента, насыщенные газом-пропеллентом и размещенные внутри капсулы, и выполняющий роль корпуса-оболочки капсулы фильтрующий элемент, проницаемый для газа-пропеллента за счет отверстий в газонепроницаемом материале и способный к задержке частиц сорбента. Патент США N 3964649, с датой публикации 22.06.76, НКИ 222/399.

Это устройство обладает относительной простотой, поскольку заправка распыляющего контейнера распыляемой жидкостью и капсулой может производиться через отверстие (горловину) в стенке корпуса перед установкой раздаточного клапана.

Известен также способ заправки распыляющего контейнера путем помещения сорбента в капсулу, обладающую способностью задержки частиц сорбента и пропускаемостью для газа-пропеллента, заправки сорбента газом-пропеллентом, введения распыляемой жидкости, пропеллента, капсулы внутрь корпуса распыляющего контейнера и герметизации корпуса распыляющего контейнера. Патент США N 3964649, с датой публикации 22.06.76, НКИ 222/399.

В этом способе качество насыщения сорбента газом-пропеллентом может ухудшаться ввиду возможности проникновения в сорбент веществ, обладающих большей, чем пропеллент, теплотой сорбции в сорбенте. Кроме того, операции заправки распыляющего контейнера и капсулы ввиду деформируемости оболочки капсулы затруднены с точки зрения автоматизации процессов. Это в первую очередь обусловлено необходимостью герметизации заправочных линий и создания шлюзовых устройств, т. к. фильтрующий элемент выполнен в виде гидрофобной оболочки, имеющей выход для газа-пропеллента из капсулы.

Задача, решаемая изобретением, - создание конструкции капсулы для хранения газа и способов ее заправки, позволяющих повысить качество заправки, упростить и автоматизировать процесс заправки.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - обеспечение высокой степени насыщения сорбента газом, расширение возможностей применения капсулы (универсализация), а также возможность повторного использования капсулы с различными газами, обладающими не меньшей, чем первичный газ, теплотами сорбции в сорбенте.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной капсуле для хранения газа, содержащей корпус, содержащий внутри частицы сорбента, насыщенные газом, и снабженный средством для выхода газа, согласно изобретению средство для выхода газа выполнено в виде снабженной выпускным уплотненным каналом гибкой мембраны, установленной на корпусе с возможностью перемещения под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению выпускного канала, соединяющего внутреннюю полость капсулы с окружающей средой.

Уплотнение канала может быть выполнено в виде упругого элемента герметизации, установленного на корпусе, препятствующего проходу газа при отсутствии перемещения мембраны и освобождающего проход газа при перемещении мембраны внутрь или наружу корпуса под действием заданного перепада давления.

Мембрана может быть выполнена с большей жесткостью по отношению к внутреннему давлению, чем к внешнему.

Мембрана может быть выполнена с большей жесткостью по отношению к внешнему давлению, чем к внутреннему.

На внутренней или внешней стороне мембраны могут быть выполнены ребра или продольные пазы.

Выпускной канал может быть выполнен в выступе мембраны, обращенном внутрь корпуса.

К корпусу может быть присоединен газопроницаемый удерживающий элемент, прижимающий мембрану к упругому уплотнению, установленному на корпусе.

Между удерживающим элементом и мембраной может быть установлен не перекрывающий канал изолирующий элемент, препятствующий перемещению мембраны наружу корпуса и выполненный с возможностью удаления.

В удерживающем элементе может быть выполнена прорезь для установки и/или удаления изолирующего элемента.

Изолирующий элемент может быть выполнен из материала, растворимого в воде и/или спирте, и/или углеводородах, и/или содержащих эти вещества составах.

Изолирующий элемент может быть выполнен в виде шарика, установленного в углублениях на мембране и на корпусе.

Полости над упругим элементом герметизации и под ним могут быть соединены проходом для газа.

Целесообразно в полости под упругим элементом герметизации предусмотреть средства, предотвращающие попадание частиц сорбента в проходы для газа, выполненные в выступе на мембране или в упругом элементе герметизации.

Упругое уплотнение, установленное на корпусе и упругий элемент герметизации могут быть выполнены как единое целое.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата в известном способе заправки капсулы путем помещения сорбента в капсулу, обладающую способностью задержки частиц сорбента и пропускаемостью для газа, согласно изобретению капсулу формируют в газонепроницаемом корпусе, крышку которого выполняют в виде снабженной выпускным уплотненным каналом гибкой мембраны, с возможностью перемещения мембраны под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению выпускного канала и сообщению тем самым внутренней полости капсулы с окружающей средой, а насыщение сорбента газом ведут путем помещения капсулы в газовую среду, давление которой превышает рабочее давление хранения газа в капсуле на заданный перепад давления.

Возможен вариант осуществления способа, в котором до или после насыщения сорбента газом мембрану фиксируют от перемещения наружу корпуса с помощью изолирующего элемента, не препятствующего проходу газа по выпускному каналу.

Возможен также вариант осуществления способа, в котором насыщение сорбента газом ведут до выравнивания температур сорбента и газовой среды.

В дополнение к основному возможен также вариант осуществления способа, в котором перед насыщением сорбента газом из газовой среды удаляют компоненты, обладающие большей, чем газ теплотой сорбции в сорбенте.

За счет применения указанных способов заправки, а также выполнения капсулы из газонепроницаемого материала, снабжения ее крышкой, выполненной в виде гибкой мембраны, снабженной выпускным уплотненным каналом, разуплотняемым при перемещении мембраны под действием заданного перепада давления, введения удерживающего и изолирующего элементов удалось решить поставленную задачу с достижением технического результата.

Преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения приведенных ниже лучших вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает устройство капсулы.

Фиг. 2 - капсулу в разрезе по центральному сечению.

Капсула (фиг. 1) содержит корпус 1, частицы сорбента 2, насыщенные газом (газ на фиг. 1 не показан), крышку, выполненную в виде гибкой мембраны 3, снабженной выпускным уплотненным каналом 4, газопроницаемый удерживающий элемент 5, изолирующий элемент 6, выступ мембраны 7, упругий элемент герметизации 8, прорезь 9 в газопроницаемом удерживающем элементе 5, проходы для газа 10, углубления 11 для установки изолирующего элемента 6, ребра 12 на мембране 3, выходное отверстие 13.

Частицы сорбента 2 могут быть помещены внутрь корпус 1 при снятой мембране 3 и удерживающем элементе 5, мембрана 3 устанавливается на упругое уплотнение 10 (на фиг. 1 показано выполнение упругого уплотнения и упругого элемента герметизации как единого целого) и прижимается к нему удерживающим элементом 5, имеющим прорезь 9 или отверстия для прохода газа.

Изолирующий элемент б может быть установлен между мембраной 3 и удерживающим элементом 5 через прорезь 9 и зафиксирован в углублениях 11, чем достигается предотвращение перемещения мембраны 3 наружу корпуса, что особенно важно в режимах хранения капсулы для удержания газа. Последнее обеспечивается герметизацией отверстия 13 выпускного уплотненного канала 4 с помощью упругого элемента герметизации 10.

Канал 4 может быть выполнен в выступе 7 на мембране 3, что обеспечивает перемещение выходного отверстия 13 канала 4 по отношению к упругому элементу 8 в зависимости от перемещения мембраны 3 под действием заданного перепада давления.

Изолирующий элемент 6 может быть выполнен из материала, растворимого в составах, в которых капсула может использоваться как средство для создания давления, например, внутри аэрозольных упаковок или для сатурации напитков.

Мембрана 3 может быть выполнена с большей жесткостью по отношению либо к внутреннему давлению, либо внешнему. Это может достигаться с помощью ребер 12 или продольных пазов на внутренней или внешней стороне мембраны. Ребра или пазы могут быть выполнены перекрещивающимися.

В упругом элементе герметизации 8 и/или в выступе 7 выполнены отверстия 10 или каналы для прохода газа, что обеспечивает свободное сообщение по газу между полостями над и под упругим элементом герметизации 8, что разгружает элемент герметизации 8 от перепада давления.

Целесообразно в полости под упругим элементом герметизации предусмотреть средства, предотвращающие попадание частиц сорбента в проходы для газа, выполненные в выступе на мембране или в упругом элементе герметизации, и выходное отверстие 13 канала 4. Такими средствами могут быть пористые элементы, выполненные как часть выступа на мембране или часть упругого элемента герметизации, либо как размещаемые в виде отдельных фильтрующих газопроницаемых элементов прокладки или насадки, перекрывающие выходные отверстия каналов для прохода газа.

Заправка капсул газом обеспечивается соответствием перемещения мембраны 3 при давлении снаружи большем, чем внутри капсулы, на величину заданного перепада и вызванным этой деформацией мембраны 3 перемещением выступа 7 с каналом 4 на расстояние, позволяющее выйти выходному отверстию 13 канала 4 из упругого элемента герметизации 8, сообщая тем самым полость сорбента с газовой средой повышенного давления, поглощаемой сорбентом.

Кроме того, возможно повторное использование капсулы с различными газами, обладающими не меньшей, чем газ, которым ранее была заполнена капсула, теплотами сорбции в сорбенте, так как в этом случае новый газ вытеснит из сорбента 2 ранее используемый. При использовании того же самого газа возможно с высоким качеством производить повторную заправку и/или дозаправку капсул.

Работает капсула следующим образом.

В режиме хранения, например, на складе внутреннее избыточное давление внутри капсулы не вызывает перемещения мембраны 3, поскольку мембрана удерживается от перемещения изолирующим элементом 6, упирающимся в удерживающий элемент 5, жестко соединенный с корпусом 1. При этом выпускной канал 4 герметизируется упругим элементом герметизации 8.

При помещении капсулы внутрь контейнера, в котором должно создаваться избыточное давление, капсула освобождается от изолирующего элемента 6 механическим путем, например, удалением через паз 9, либо путем растворения в компонентах среды, окружающей капсулу. Под действием внутреннего давления в капсуле мембрана 3 выгибается наружу, вытягивая выступ 7 с каналом 4 из упругого элемента герметизации 8 и сообщая тем самым полость сорбента с окружающей капсулу средой через каналы 10 в упругом элементе герметизации 8 и выпускной канал 4. Газ выходит при этом из капсулы до тех пор, пока давление снаружи капсулы не вырастет до величины, отличающейся от значения давления в полости сорбента 2 на заданное значение, после чего за счет собственной упругости мембрана 3 вернется в исходное положение, а выступ 7 с каналом 4 войдут в упругий элемент герметизации, который перекроет проход газа в канал 4 из полости сорбента 2 через отверстие 13.

При снижении давления в контейнере, например, вследствие его частичного опорожнения, описанный выше процесс повторяется.

Величины перепада давления, при которых мембрана 3 прогибается внутрь и наружу на одно и то же расстояние, могут быть выбраны различными путем выполнения мембраны с различной жесткостью в поперечном направлении, что достигается либо различием механических свойств по толщине мембраны, либо путем изменения профиля сечения мембраны с выполнением ребер 12 или пазов внутри или снаружи мембраны.

Давление, действующее на мембрану 3 изнутри, равно давлению в полости сорбента 2 в силу наличия каналов для прохода газа 10, выполняемых либо в упругом элементе герметизации 8, либо в выступе 7. В последнем варианте каналы для прохода газа не соединяются с отверстиями 13 выпускного канала 4.

Независимо от выбранных реальных конструкций для решения поставленной задачи с достижением технического результата необходимо и достаточно реализовать описанный выше способ заправки, для чего заправку капсулы ведут путем помещения сорбента в капсулу, обладающую способностью задержки частиц сорбента и пропускаемостью для газа, согласно изобретению капсулу формируют в газонепроницаемом корпусе, крышку которого выполняют в виде снабженной выпускным уплотненным каналом гибкой мембраны с возможностью перемещения мембраны под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению выпускного канала и сообщению тем самым внутренней полости капсулы с окружающей средой, а насыщение сорбента газом ведут путем помещения капсулы в газовую среду, давление которой превышает рабочее давление хранения газа в капсуле на заданный перепад давления.

За счет выполнения крышки в виде гибкой мембраны 3, снабженной выпускным уплотненным каналом 4, обеспечивают возможность сообщения полости сорбента 2 с окружающей средой при изгибе мембраны 3 под действием перепада давления заданной величины, что вызывает перемещение выпускного канала 4 и выход его внутреннего выходного отверстия 13 из элемента уплотнения 8. При заправке капсулы такой режим создают за счет помещения капсулы в газовую среду, давление в которой превышает рабочее давление хранения газа в капсуле на заданную величину. Давление газовой среды может повышаться до заданного значения постепенно, чтобы не вызвать недопустимых деформаций элементов конструкции капсулы. При выходе на заданное значение прогиб мембраны 3 внутрь капсулы обеспечит доступ газа внутрь полости сорбента за счет описанного выше механизма. При выравнивании давления в газовой среде и полости сорбента мембрана вернется в исходное положение и выпускной канал 4 по отверстию 13 герметизируется. Поскольку сорбент 2 насыщается газом медленнее, чем газ поступает внутрь капсулы, произойдет падение давления в полости сорбента, что вызовет повторную разгерметизацию выпускного канала 4 по описанному выше механизму и поступление новой порции газа внутрь капсулы. Процесс будет повторяться до насыщения сорбента газом на заданном значении, определяемом в первую очередь поглощающей способностью сорбента по отношению к газу заданного давления.

Такой процесс заправки целесообразно проводить при одновременном помещении большого количества капсул внутрь барокамеры, где создают газовую среду заданного давления.

Для сохранения газа внутри капсулы после удаления капсулы из газовой среды возможен вариант осуществления способа, в котором до или после насыщения сорбента газом мембрану фиксируют от перемещения наружу корпуса с помощью изолирующего элемента, не препятствующего проходу газа по каналу. В этом варианте выход газа из капсулы возможен либо в среде пониженного давления при удалении изолирующего элемента, либо при принудительном надавливании извне на гибкую мембрану с силой, преодолевающей силу давления газа изнутри мембраны. Последний вариант может быть реализован, например, при использовании капсулы в качестве источника газа для надувания автопокрышек или других газонаполняемых изделий. В данном варианте применения капсулы целесообразно в ее конструкцию ввести средства, обеспечивающие ее соединение с впускными патрубками газонаполняемых изделий.

Для уменьшения количества сорбента возможен также вариант осуществления способа, в котором насыщение сорбента газом ведут до выравнивания температур сорбента и газовой среды. Такой вариант позволяет увеличить поглощение газа сорбентом за счет компенсации его нагрева, возникающего в процессе сорбции, путем отвода тепла сорбции в окружающую капсулу среду. С этой же точки зрения целесообразно вести процесс заправки при пониженных температурах, например, путем создания газовой среды за счет испарения газа из его жидкой фазы. Заправку газа можно осуществлять при пониженной температуре и/или отводе тепла (например, около 1,5 кДж/г CO₂) от корпуса капсулы 1, что позволяет вести процесс заправки при пониженном давлении.

Для увеличения количества запасаемого в капсуле газа в дополнение к основному возможен также вариант осуществления способа, в котором перед насыщением сорбента газом из газовой среды удаляют компоненты, обладающие большей, чем газ теплотой сорбции в сорбенте. В данном варианте предотвращают заполнение емкости сорбента компонентами, уменьшающими поглощение газа. В случае использования в качестве сорбента цеолита, а в качестве газа диоксида углерода (CO₂), таким компонентом могут служить пары воды, обладающие большей, чем газ теплотой сорбции в сорбенте 2.

Эта операция не является обязательной, но она позволяет снизить количество сорбента 2, что позволяет уменьшить габариты капсулы при хранении того же количества газа.

Рассмотрим значение этого фактора при использовании капсулы как источника газа в аэрозольном распыляющем контейнере для создания нужного давления газа выше 0,2 МПа для полного распыления жидкости объемом 250 мл при условии, что свободный объем газа вне жидкости и капсулы выбран в распыляющем контейнере минимальным (например, менее 10 мл). В этом примере требуемое количество газа, десорбируемое из капсулы внутрь распыляющего контейнера, должно быть не менее 500 мл или около 1 г при использовании в качестве газа CO₂. При этом, если в качестве сорбента 2 используют активированный уголь типа СКТ, а начальное давление в корпусе 1 капсулы создают равным 0,75 МПа при температуре 22^oC, то требуемое количество сорбента 2 должно быть не менее 4,5 г, что потребует при плотности заполнения сорбентом 2 капсулы 0,6 г/мл использовать капсулу с внутренним объемом не менее 7,5 мл.

При использовании распыляемой жидкости, не имеющей в своем составе веществ, которые обладают большей, чем газ теплотой сорбции в сорбенте 6, например, для - CO₂, сорбента 2 - активированного угля, распыляемого вещества - воды или для пропеллента - CO₂, сорбента 2 - цеолита, вещества - спирта, возможно насыщать сорбент 2 газом внутри распыляющего контейнера одновременно с распыляемой жидкостью путем подачи внутрь контейнера газа при избыточном давлении. Сорбент 2 будет насыщен газом и не сорбирует компоненты указанных веществ.

В качестве газа наиболее целесообразно использовать CO₂, Ar, N₂, O₂, N₂O, а в качестве сорбента 2 - активированный уголь, цеолит, силикагель или их смеси. Подбор различных типов сорбентов (например, активированный уголь + цеолит) позволяет оптимизировать рабочие условия заправки, хранения и использования капсулы.

Примером выполнения устройства может служить капсула для хранения CO₂ как описано выше. При наружном диаметре корпуса 1, равном 24 мм, позволяющем забрасывать капсулу в типовые аэрозольные упаковки, диаметр мембраны 3 составит 20 мм, что при использовании пластиковых материалов для ее изготовления с толщиной 0.5 мм и модулем упругости, равном 10⁹ Н/м², например, при использовании полипропилена, позволит при перепаде давления на мембране 0.1 МПа перемещение мембраны в центре составит около 1.6 мм, что позволит разгерметизировать мембрану при толщине упругого элемента герметизации, равной или меньше 2-2.5 мм и диаметре выходного отверстия 13 выпускного канала 4, равном или менее 0.5 мм, при условии расположения отверстия 13 в выступе 7 посередине толщины элемента 8 в отсутствие внешнего или внутреннего по отношению к мембране 3 избыточного давления или при фиксации мембраны 3 изолирующим элементом 6 при избыточном внутреннем давлении, например, в режиме хранения. При выполнении капсулы как указано на фиг. 1 и 2 изолирующий элемент 6 может быть выполнен в виде шарика (драже) с диаметром не менее 5 мм, что при глубине углубления 11, равной или больше 1.8 мм, не позволит элементу 6 выйти из фиксации в углублении 11 и в процессе заправки даже при перепаде давления на мембране 0.11 МПа, превышающем заданный перепад давления, приводящий к разгерметизации канала 4. Фиксация и/или удаление элемента 6 могут производиться через прорезь 9 в удерживающем элементе 5. При этом выбором материала элемента 6 достигается возможность его растворения в рабочих средах, например, аэрозольных упаковок, где капсулу используют как источник газа для создания избыточного давления, что обеспечивает пассивный режим разгерметизации капсулы при давлении в упаковке ниже заданного.

Для предотвращения разгерметизации капсулы внутри рабочих объемов, например, упаковки аэрозольного распыляющего контейнера, при увеличении давления в упаковке выше давления внутри капсулы, например, при нагреве упаковки, что может привести к попаданию внутрь капсулы рабочей среды упаковки, возможно выполнить мембрану 3 с ребрами или насечкой на внешней поверхности, увеличивающими жесткость мембраны 3 по отношению к внешнему давлению до значений, обеспечивающих минимальное значение разгерметизирующего капсулу внешнего перепада давления, превышающее возможные значения роста давления в упаковке. На практике соответствующие значения роста давления не превышают 0.2-0.25 МПа, что обеспечивается выполнением ребер 12 высотой 0.5-0.8 мм.

Примером реализации описанного в заявляемом изобретении способа заправки может служить следующая совокупность операций применительно к описанному выше на примере устройству.

Приготовленный к заправке сорбент 2, т. е. обезгаженный, например, предварительным вакуумированием при нагреве, помещают в корпус 1 капсулы, после чего устанавливают уплотнение, выполненное в данном примере как единое целое с упругим элементом герметизации 8, гибкую мембрану 3, которую затем прижимают к уплотнению удерживающим элементом 5, соединяемым с корпусом 1. Через прорезь 9 вставляют в углубления 11 изолирующий элемент 6, выполненный в виде шарика. Собранную таким образом капсулу помещают в барокамеру, которую герметизируют, после чего подают внутрь барокамеры газ, например, CO₂, под давлением, которое постепенно повышают до 0.85-0.95 МПа, что приводит уже при росте давления до 0.20 МПа к прогибу мембраны внутрь капсулы на величину 1.6 мм, что, в свою очередь, освобождает отверстие 13 канала 4 из упругого элемента герметизации 8, создавая тем самым проход газа из барокамеры в полость сорбента 2. После достижения внутри капсулы давления выше 0.75-0.85 МПа прогиб мембраны уменьшается до значений, соответствующих возвращению соединенного с мембраной выступа 7 и отверстия 13 внутрь упругого элемента герметизации 8, выполняемого, например, из плотной резины типа неопрен, после чего доступ газа внутрь капсулы прекращается. Газ, попавший внутрь капсулы, интенсивно поглощается сорбентом, в качестве которого выбирают, например, цеолит, что приводит к снижению давления внутри капсулы, и увеличению перепада давления на мембране, вызывающего ее прогиб и разгерметизацию отверстия 13. Внутрь капсулы поступает новая порция газа и процесс, описанный выше, повторяется до достижения насыщающей способности сорбента при давлении 0.75-0.85 МПа. Целесообразно вести процесс до выравнивания температуры сорбента, разогреваемого теплом сорбции, с температурой газовой среды в барокамере, что увеличит количество поглощенного газа до равновесных значений, соответствующих температуре газовой среды. Продолжительность операции насыщения определяется эмпирическим путем. После насыщения сорбента 2 давление в барокамере снижают и капсулу извлекают для дальнейшего использования по назначению. Возникающий при этом перепад давления на мембране 3 не вызывает ее изгиба, т. к. мембрана 3 фиксируется от перемещения с помощью изолирующего элемента 6. При его удалении капсула переходит в режим подачи газа из полости сорбента 2 в окружающую среду.

Изобретение может быть использовано в медицине, в пожарной технике для создания давления в огнетушащих устройствах, в бытовой химии, в парфюмерии, как источник газа для газонаполняемых изделий и т.д.

Формула изобретения

1. Капсула для хранения газа, содержащая газонепроницаемый корпус, внутри которого размещены частицы сорбента, насыщенные газом, имеющий средство для выхода газа, отличающаяся тем, что средство для выхода газа выполнено в виде снабженной выпускным уплотненным каналом гибкой мембраны, установленной на корпусе с возможностью перемещения под действием заданного перепала давления, приводящего к разуплотнению выпускного канала, соединяющего внутреннюю полость капсулы с окружающей средой.

2. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что уплотнение канала выполнено в виде упругого элемента герметизации, установленного в стенке корпуса или крышке, препятствующего проходу газа при отсутствии перемещения мембраны и освобождающего проход газа при перемещении мембраны внутрь или наружу корпуса под действием заданного перепада давления.

3. Капсула по п.1 или 2, отличающаяся тем, что мембрана выполнена с большей жесткостью по отношению к внутреннему давлению, чем к внешнему.

4. Капсула по п.1 или 2, отличающаяся тем, что мембрана выполнена с большей жесткостью по отношению к внешнему давлению, чем к внутреннему.

5. Капсула по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что на внутренней или внешней стороне мембрана выполнены ребра или продольные пазы.

6. Капсула по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что выпускной канал выполнен в выступе мембраны, обращенном внутрь корпуса.

7. Капсула по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что к корпусу присоединен газопроницаемый удерживающий элемент, прижимающий мембрану к упругому уплотнению, установленному на корпусе.

8. Капсула по п.7, отличающаяся тем, что между удерживающим элементом и мембраной установлен не перекрывающий выпускной канал изолирующий элемент, препятствующий перемещению мембраны наружу корпуса и выполненный с возможностью удаления.

9. Капсула по п.8, отличающаяся тем, что в удерживающем элементе выполнена прорезь для установки и/или удаления изолирующего элемента.

10. Капсула по 8 или 9, отличающаяся тем, что изолирующий элемент выполнен из материала, растворимого в воде, и/или спиртах, и/или углеводородах, и/или содержащих эти вещества составах.

11. Капсула по любому из пп.8 - 10, отличающаяся тем, что изолирующий элемент выполнен в виде шарика, установленного в углублениях на мембране и на корпусе.

12. Капсула по любому из пп.1 - 11, отличающаяся тем, что полости над упругим элементом герметизации и под ним соединены проходом для газа.

13. Капсула по любому из пп.1 - 12, отличающаяся тем, что упругое уплотнение, установленное на корпусе, и упругий элемент герметизации выполнены как единое целое.

14. Способ заправки капсулы газом путем помещения сорбента в капсулу, обладающую способностью задержки частиц сорбента и пропускаемостью для газа, заправки сорбента газом, отличающийся тем, что сорбент помещают в капсулу из газонепроницаемого корпуса, крышку которого выполняют в виде снабженной выпускным уплотненным каналом гибкой мембраны с возможностью перемещения мембраны под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению выпускного канала и сообщению тем самым внутренней полости капсулы с окружающей средой, а насыщение сорбента газом ведут путем помещения капсулы в газовую среду, давление которой превышает рабочее давление хранения газа в капсуле ан заданный перепад давления.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что до или после насыщения сорбента газом мембрану фиксируют от перемещения наружу корпуса с помощью изолирующего элемента, не препятствующего проходу газа по выпускному каналу.

16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что насыщение сорбента газом ведут до выравнивания температур сорбента и газовой среды.

17. Способ по любому из пп.14 - 16, отличающийся тем, что перед насыщением сорбента газом из газовой среды удаляют компоненты, обладающие большей, чем газ, теплотой сорбции в сорбенте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2