Капсула для хранения газа и способ ее заправки

 

Изобретение и способ относятся к технике хранения газов и могут быть использованы как источник газа для газонаполняемых изделий и т.д. В капсуле для хранения газа уплотнение выпускного уплотненного канала выполнено в виде установленного на наружном отверстии упругого элемента, сжатого вокруг наружного отверстия на заданное перемещение за счет установленного между упругим элементом и выступом крышки и/или корпуса сжимающего элемента, выполненного с возможностью удаления. Способ заправки капсулы газом заключается в том, что капсулу формируют в газонепроницаемом корпусе. Корпус снабжают уплотненными выпускным и впускным каналами, клапаном с упругим элементом, с возможностью пропуска газа внутрь капсулы под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению впускного канала и сообщению тем самым внутренней полости капсулы с окружающей средой. Насыщение сорбента газом ведут путем помещения капсулы в газовую среду. Давление среды 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 газов. 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 3 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, газирования напитков и 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, МКИ 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, 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, отсутствие средств, предотвращающих выход газа из капсулы в режиме ее хранения в заправленном состоянии, не позволяет осуществлять заправку капсулы газом вне распыляющего контейнера, что снижает производительность производственных линий в силу необходимости выдержки контейнера с капсулой в режиме насыщения сорбента в течение времени, характерного для процессов адсорбции, т.е. до 15-20 мин и более.

Задача, решаемся 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 газонепроницаемый корпус, внутри которого размещены частицы сорбента, насыщенные газом, снабженной впускным и выпускным уплотненными каналами, согласно изобретению уплотнение выпускного уплотненного канала выполнено в виде установленного на корпусе клапана, снабженного упругим элементом, сжатым на заданное перемещение посредством установленного на корпусе сжимающего элемента, выполненного с возможностью удаления.

Упругий элемент может быть выполнен с возможностью при удаленном сжимающем элементе освобождения прохода газа из капсулы под действием заданного рабочего перепада давления между внутренней полостью капсулы и окружающей капсулу средой.

Уплотнение впускного канала может быть выполнено в виде клапана с возможностью освобождения прохода газа внутрь капсулы под действием заданного заправочного перепада давления между окружающей капсулу средой и внутренней полостью капсулы.

Заправочный перепад давления может превышать рабочий.

Клапан с упругим элементом может быть снабжен герметизирующей шайбой, установленной в корпусе, штоком, выполненным с возможностью перемещения упругим элементом внутри и вдоль оси герметизирующей шайбы, выпускной уплотненный канал выполнен внутри штока, при этом входное отверстие выпускного уплотненного канала выполнено с возможностью герметизации только при установленном сжимающем элементе.

Впускной уплотненный канал может быть выполнен внутри штока, при этом входное отверстие впускного канала выполнено с возможностью герметизации только при удаленном сжимающем элементе.

Впускной и выпускной уплотненные каналы могут быть соединены общей полостью внутри штока.

Входное отверстие впускного канала и входное отверстие выпускного канала могут быть размещены вдоль штока с расстоянием между их осями, равным заданному перемещению упругого элемента.

Сжимающий элемент может быть выполнен в виде шарика.

В выступе, удерживающем сжимающий элемент, может быть выполнена прорезь для установки и/или удаления сжимающего элемента.

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

Упругий элемент может быть выполнен в виде эластичного кольца.

Между частицами сорбента и впускным и/или выпускным каналом может быть установлен фильтрующий элемент.

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, заправки, сорбента газом, согласно изобретению капсулу формируют в газонепроницаемом корпусе, который снабжают уплотненными выпускным и впускным каналами, клапаном с упругим элементом, с возможностью пропуска газа внутрь капсулы под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению впускного 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 перекрывают выход газа из выпускного канала путем сжатия упругого элемента, которое производят посредством установки на корпусе сжимающего элемента, выполненного с возможностью удаления.

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

Возможен 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 впускным и выпускным уплотненными каналами, введения уплотнения выпускного уплотненного канала в виде установленного на корпусе клапана, снабженного упругим элементом, и сжимающего элемента, выполненного с возможностью удаления, 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 с упругим элементом в виде эластичного кольца; Фиг. 2 - то же, что фиг. 1, при выполнении упругого элемента в виде эластичной прокладки; Фиг. 3 - то же, что фиг. 1 и 2, при выполнении упругого элемента в виде пружины.

Капсула (фиг. 1) содержит корпус 1, крышку корпуса 2, снабженную упругим элементом 3, фильтрующий элемент 4, частицы сорбента 5, насыщенные газом (газ на фиг. 1 не показан), сжимающий элемент 6, выполненный в виде шарика, впускной уплотненный канал 7 и выпускной уплотненный канал 8, эластичное кольцо 9, уплотняющее канал 7, пробку 10, выступ 11, удерживающий сжимающий элемент 6, герметизирующее уплотнение 12, обеспечивающий газонепроницаемость корпуса при его выполнении сборным из нескольких частей.

Частицы сорбента 5 могут быть помещены внутрь корпус 1 при снятой крышке 2. Упругий элемент 3, в данном варианте выполнения - в виде эластичного кольца, устанавливается на выходном отверстии выпускного уплотненного канала 8 и сжимается на заданное перемещение сжимающим элементом 6, упирающимся в выступ 11, чем достигается удержание газа внутри капсулы в режиме хранения даже перепаде давления между внутренней полостью капсулы и окружающей капсулу средой существенно большем, чем рабочий перепад давления, вызывающий выход газа через выходное отверстие канала 7 при удаленном сжимающем элементе 6. В данном варианте выполнения капсулы заданное перемещение эластичного кольца 3, выполняемого, например, из резины, определяется требуемой расчетной деформацией, создающей напряжения сжатия, превышающие напряжения растяжения, вызываемые рабочим перепадом давления.

Сжимающий элемент 6 может быть выполнен в виде шарика, как это показано на фиг. 1-3, как наиболее простой для установки формы, не требующей взаимного позиционирования поверхности установки. В то же время возможны варианты выполнения сжимающего элемента в виде упругого бандажа, скобы, клина и других известных конструктивных элементов, обеспечивающих заданную величину сжатия упругого элемента 3 и возможность удаления сжимающего элемента.

В частности, для удаления сжимающего элемента 6 может быть использовано свойство растворения отдельных материалов в рабочих средах возможного применения капсулы. В этом случае материалом выполнения сжимающего элемента 6 может быть выбран материал, растворимый в воде или спиртах или углеводородах, таких как керосин или бензол, или эфирах или содержащих эти вещества составах, круг которых охватывает практически все возможные области применения капсул, выполняемых согласно изобретению. Удаление сжимающего элемента 6 может происходить принудительным механическим путем, например, путем выталкивания из посадочного гнезда.

Для установки и/или удаления сжимающего элемента 6 могут быть выполнены прорези в удерживающем выступе 11, облегчающие перемещение сжимающего элемента 6.

В частном случае выполнения капсулы как источника газа для заправки газонаполняемых изделий прорези для удаления сжимающего элемента могут быть выполнены с возможностью взаимодействия заправочного элемента газонаполняемого изделия и корпуса капсулы 1, приводящего к удалению, выталкиванию сжимающего элемента, например, выступом заправочного элемента.

Предотвращение выхода газа в режиме хранения достигается также наличием уплотнения впускного канала 7, выполненного в данном варианте в виде эластичного кольца 9, а также пробки 10, устанавливаемой после заправки газа в качестве дополнительного средства предотвращения поступления внутрь корпуса 1, под действием более высокого, чем внутри капсулы давления, компонентов окружающей среды, вызывающих вытеснение газа из сорбента либо влияющих на требуемое качество среды как, например, в случае использования капсулы как источника газа-пропеллента в парфюмерных аэрозольных упаковках. С этой же целью целесообразно заданный рабочий перепад давления, то есть, например, в данном варианте толщину эластичного кольца 3 выбирать более низкой, чем заправочный перепад давления.

Целесообразно в полости под крышкой предусмотреть средства, предотвращающие попадание частиц сорбента в канал 7 и/или 8 для прохода газа, выполненный в крышке корпуса 2, которыми могут быть пористые элементы, выполненные как часть крышки 2, например, в виде решетки на впускном отверстии канала 8, либо как размещаемые в виде отдельных фильтрующих газопроницаемых элементов 4 прокладки или насадки, отделяющие полость размещения частиц сорбента от верхней части капсулы с уплотненными каналами 7 и 8.

Упругий элемент 3 может быть выполнен в виде плоской эластичной прокладки, которая может быть установлена на выпуклой поверхности крышки корпуса 2, как показано на фиг. 2. При этом при установленном сжимающем элементе 6 над выходным отверстием выпускного канала 8 выход газа из капсулы перекрыт. Вход газа в капсулу обеспечивается отверстием в упругом элементе 3, выполненным с возможностью прохода газа во впускной уплотненный канал и смещенным от выходного отверстия выпускного канала 8 на расстояние, создающее возможность при удаленном сжимающем элементе 6 выхода газа из капсулы по каналу 8 и зазору между упругим элементом 3 и крышкой 2, создаваемому за счет деформации упругого элемента 3, вызываемой рабочим перепадом давления между внутренней полостью капсулы и окружающей средой.

Клапан с упругим элементом может быть выполнен в виде подпружиненного штока 15, перемещаемого внутри герметизирующей упругой шайбы 3, как показано на фиг. 3. Впускной и выпускной уплотненные каналы соединены в данном варианте общей полостью 7 внутри штока 15, выходное отверстие выпускного канала уплотнено эластичным кольцом 14, а выходное отверстие впускного канала уплотнено эластичным кольцом 9. При этом входные отверстия полости 7 смещены вдоль штока 15 на расстояние, равное заданному перемещению упругого элемента 16, изображенному на фиг. 3 как пружина, что создает возможность при установленном сжимающем элементе 6 герметизировать входное отверстие выпускного канала герметизирующей шайбой 3, а при удаленном сжимающем элементе 6 и вызванном разжиманием упругого элемента 16 заданном перемещении штока 15 в нижнее положение создает возможность освободить входное отверстие выпускного канала и в то же время герметизировать входное отверстие впускного канала герметизирующей шайбой 3. Впускной и выпускной уплотненные каналы могут быть выполнены несообщающимися (на фиг. 1-3 этот вариант не показан), а также с входными отверстиями, смещенными на расстояние, отличное от заданного перемещения упругого элемента 16, например, в случае конструктивной целесообразности герметизации входных отверстий различных каналов на различной высоте (положении) внутри герметизирующей шайбы 3.

Заправка капсул газом обеспечивается при установленном сжимающем элементе 6c возможностью прохода газа через расположенное над герметизирующей шайбой 3 входное отверстие канала 7 и через выходное отверстие, уплотненное эластичным кольцом 9, 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, теплотой сорбции в сорбенте, так как в этом случае новый газ вытеснит из сорбента 5 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 выпускного отверстия относительно упругого элемента 3, поскольку он удерживается от перемещения сжимающим элементом 6. Тем самым обеспечивается герметизация выпускного уплотненного канала.

При помещении капсулы в рабочую среду, например, внутрь контейнера, в котором должно создаваться избыточное давление, капсула освобождается от сжимающего элемента 6 механическим путем, например выталкиванием из удерживающего выступа 11, либо путем растворения в компонентах среды, окружающей капсулу. Упругий элемент 3 разжимается и под действием внутреннего давления в капсуле эластичный элемент уплотнения 8 отжимается от посадочной поверхности, сообщая тем самым полость сорбента 5 с окружающей капсулу средой через выпускной канал 8. Газ выходит при этом из капсулы до тех пор, пока давление снаружи капсулы не вырастет до величины, отличающейся от значения давления в полости сорбента 5 на заданное значение, после чего за счет собственной упругости эластичный элемент уплотнения 3 (фиг. 1 и 2), 14 (фиг. 3) вернется в исходное положение и перекроет проход газа из полости сорбента 5 через выходное отверстие канала 8.

При снижении давления в рабочей окружающей среде, например, вследствие его частичного опорожнения, описанный выше процесс повторяется.

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, который снабжают уплотненными выпускным и впускным каналами, клапаном с упругим элементом, с возможностью пропуска газа внутрь капсулы под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению впускного 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.

Для предотвращения выхода газа из капсулы в режиме ее хранения, например, на складе до или после насыщения сорбента газом перекрывают выход газа из выпускного канала путем сжатия упругого элемента, которое производят посредством установки на корпусе сжимающего элемента, выполненного с возможностью удаления.

С целью уменьшения габаритов и материалоемкости капсулы за счет уменьшения количества сорбента 5 его насыщение газом ведут до выравнивания температур сорбента и газовой среды.

Для более полного достижения этого эффекта перед насыщением сорбента газом из газовой среды удаляют компоненты, обладающие большей чем газ теплотой сорбции в сорбенте.

За счет выполнения впускного канала 7, который снабжен эластичным элементом уплотнения 9, обеспечивают возможность сообщения полости сорбента 5 с окружающей средой под действием перепада давления заданной величины, который вызывает перемещение элемента 9 и освобождение выходного отверстия впускного канала 7. 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 давления прогиб эластичного элемента уплотнения 9 внутрь капсулы обеспечит доступ газа внутрь полости сорбента 5 за счет описанного выше механизма. При выравнивании давления в газовой среде и полости сорбента 5 элемент 9 вернется в исходное положение и впускной канал 7 герметизируется. Поскольку сорбент 5 насыщается газом медленнее, чем газ поступает внутрь капсулы, произойдет падение давления в полости сорбента, что вызовет повторную разгерметизацию впускного канала 7 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 упругий элемент 3 (фиг. 1 и 2) или 14 (фиг. 3) сжимают на заданное перемещение с помощью сжимающего элемента 6, не препятствующего проходу газа по впускному уплотненному каналу 7, но обеспечивающему герметизацию выпускного канала 8. В этом варианте выход газа из капсулы возможен в среде пониженного давления при удалении сжимающего элемента 6, в том числе, например, путем принудительного механического выдавливания, например - выступом устройства, обеспечивающего использование выходящего из капсулы газа. 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, а также прорези и/или пазы, обеспечивающие удаление сжимающего элемента 6.

Для уменьшения количества сорбента возможен также вариант осуществления способа, в котором насыщение сорбента 5 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 5.

Эта операция не является обязательной, но она позволяет снизить количество сорбента 5, 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 5 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 5 должно быть не менее 4,5 г, что потребует при плотности заполнения сорбентом 5 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 5, например, для газа - CO₂, сорбента 5 - активированного угля, распыляемого вещества - воды или для газа - CO₂, сорбента 5 - цеолита, вещества - спирта, возможно насыщать капсулу с сорбентом 5 газом внутри распыляющего контейнера одновременно с распыляемой жидкостью путем подачи внутрь контейнера газа при избыточном давлении. Сорбент 5 будет насыщен газом и не сорбирует компоненты указанных веществ.

В качестве газа наиболее целесообразно использовать CO₂, Ar, N₂, O₂, N₂O, а в качестве сорбента 5 - 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 реализации описанного в заявляемом изобретении способа заправки может служить следующая совокупность операций применительно к описанному выше на примере устройству.

Приготовленный к заправке сорбент 5, 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 3, который затем сжимают сжимающим элементом 6, устанавливаемым в выступ корпуса 1. 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 разуплотнению впускного канала по эластичному элементу уплотнения 9, что, в свою очередь, освобождает проход газа из барокамеры в полость сорбента 5. После достижения внутри капсулы давления выше 0.75-0.85 МПа перепад давления уменьшается до значений, соответствующих герметизации эластичного элемента уплотнения 9, 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 эластичном элементе уплотнения 9, вызывающего разгерметизацию отверстия 7. 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 5 давление в барокамере снижают и капсулу извлекают для дальнейшего использования по назначению. Возникающий при этом перепад давления на упругом элементе 3 не вызывает его изгиба, он сжимается на заданное перемещение с помощью сжимающего элемента 6. При его удалении капсула переходит в режим подачи газа из полости сорбента 5 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, снабженная впускным и выпускным уплотненными каналами, отличающаяся тем, что уплотнение выпускного уплотненного канала выполнено в виде установленного на корпусе клапана, снабженного упругим элементом, сжатым на заданное перемещение посредством установленного на корпусе сжимающего элемента, выполненного с возможностью удаления.

2. Капсула по п. 1, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен с возможностью при удаленном сжимающем элементе освобождения прохода газа из капсулы под действием заданного рабочего перепада давления между внутренней полостью капсулы и окружающей капсулу средой.

3. Капсула по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что уплотнение впускного канала выполнено в виде клапана с возможностью освобождения прохода газа внутрь капсулы под действием заданного заправочного перепада давления между окружающей капсулу средой и внутренней полостью капсулы.

4. Капсула по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что заправочный перепад давления превышает рабочий.

5. Капсула по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что клапан с упругим элементом снабжен герметизирующей шайбой, установленной в корпусе, штоком, выполненным с возможностью перемещения упругим элементом внутри и вдоль оси герметизирующей шайбы, выпускной уплотненный канал выполнен внутри штока, при этом входное отверстие выпускного уплотненного канала выполнено с возможностью герметизации только при установленном сжимающем элементе.

6. Капсула по п.5, отличающаяся тем, что впускной уплотненный канал выполнен внутри штока, при этом входное отверстие впускного канала выполнено с возможностью герметизации только при удаленном сжимающем элементе.

7. Капсула по п. 6, отличающаяся тем, что впускной и выпускной уплотненные каналы соединены общей полостью внутри штока.

8. Капсула по п.7, отличающаяся тем, что входное отверстие впускного канала и входное отверстие выпускного канала размещены вдоль штока с расстоянием между их осями равным заданному перемещению упругого элемента.

9. Капсула по любому из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что сжимающий элемент выполнен в виде шарика.

10. Капсула по любому из пп.1 - 9, отличающаяся тем, что в выступе, удерживающем сжимающий элемент, выполнена прорезь для установки и/или удаления сжимающего элемента.

11. Капсула по любому из пп.1 - 10, отличающаяся тем, что сжимающий элемент выполнен из материала, растворимого в воде, и/или спиртах, и/или углеводородах, и/или содержащих эти вещества составах.

12. Капсула по любому из пп.1 - 11, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде эластичного кольца.

13. Капсула по любому из пп.1 - 12, отличающаяся тем, что между частицами сорбента и впускным и/или выпускным каналом установлен фильтрующий элемент.

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 капсулу формируют в газонепроницаемом корпусе, который снабжают уплотненными выпускным и впускным каналами, клапаном с упругим элементом, с возможностью пропуска газа внутрь капсулы под действием заданного перепада давления, приводящего к разуплотнению впускного 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.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что до или после насыщения сорбента газом перекрывают выход газа из выпускного канала путем сжатия упругого элемента, которое производят посредством установки на корпусе сжимающего элемента, выполненного с возможностью удаления.

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, Рисунок 3