氣溶膠再填充筒的制作方法
【專利說明】氣溶膠再填充筒
[0001] 相關(guān)申請的引用
[0002] 本申請要求2011年8月31日提交的序列號為13/222,604的美國專利申請的權(quán) 益，該美國專利申請相應地要求了 2009年4月20日提交的序列號為12/426,789的美國專 利申請（現(xiàn)在為美國專利No. 8, 413, 856)的權(quán)益，該美國專利申請相應地要求了序列號為 61/124,913的美國臨時申請的權(quán)益，該美國臨時申請相應地要求了 2005年3月31日提交 的序列號為11/096, 356的美國專利申請（現(xiàn)在為美國專利No. 7, 997, 445)的權(quán)益，該序列 號為11/096, 356的美國專利申請相應地要求了序列號為60/558, 691的美國臨時申請的權(quán) 益，這些申請的全部內(nèi)容通過引用而合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明涉及材料管理領(lǐng)域，更特別地涉及被設(shè)計成用于容納、傳遞、傳送和分配各 種材料的系統(tǒng)。本發(fā)明的材料管理系統(tǒng)被構(gòu)造成從能夠被反復地清空和再填充的罐傳送無 污染流，而不會干涉對罐或其組成部件的清潔。
[0004] 現(xiàn)已知的材料管理系統(tǒng)已經(jīng)面臨如下問題：難以從容納罐傳遞可能難以泵送且可 能會對泵送設(shè)備造成損害的特定的濃的、粘的流體、液體和其它類型的材料。如此處使用 的，流體是能夠流動的且當被傾向于改變其形狀的力作用時能夠以穩(wěn)定的速率改變其形狀 的物質(zhì)。也能夠使通常不被認為是流體的特定材料在特定條件下流動，例如軟固體和半固 體。大量流體被用在運輸業(yè)、制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)和工業(yè)中。不容易從流體源（例如，壓力 罐、開口容器、供給線等）分配的濃流體、粘流體、半固體流體、粘彈性產(chǎn)品、糊劑、凝膠和其 它流體材料包括利用的流體的相當大的一部分。這些流體包括濃和/或粘的化學制品和其 它這種材料，例如潤滑脂、粘合劑、密封劑和乳香（mastic)。在食品加工工業(yè)中，必須在不降 低食品的品質(zhì)和新鮮度的情況下從一點向另一點移動奶酪、奶油、食品糊劑等。在工業(yè)化學 產(chǎn)品和藥物產(chǎn)品的制造和使用中，通常使用難以移動的濃和/或粘的流體。以保護材料的 品質(zhì)的方式從一位置向另一位置運輸這些材料的能力是非常重要的，即以保護材料的品質(zhì) 的方式從容器向制造場所或加工場所運輸這些材料的能力是非常重要的。
[0005] 因為濃和/或粘的材料難以流動且不容易被分配或移動出它們的容器，所以傳送 和分配這些材料存在挑戰(zhàn)?，F(xiàn)已知的傳送粘流體的方法集中于在推動活塞或從動板與粘材 料的容器的側(cè)壁之間建立和維持流體緊密密封。然而，如果粘材料容器的側(cè)壁變得不圓或 凹陷，則這些裝置非常容易受破壞的影響。此外，一些系統(tǒng)的所有部分均需要高精度并且需 要相對大的和昂貴的設(shè)備。此外，大多數(shù)已知的用于流體的材料運輸?shù)南到y(tǒng)需要使用外部 泵和具有從動板的容器。此外，泵和從動板被連接或聯(lián)接，這增加了這種材料傳遞系統(tǒng)的費 用和機械復雜度。
[0006] 之前已知的罐和容器是基本的中高壓罐，其具有如下特性：在傳遞方面有缺陷而 難以移動材料。例如，這種罐經(jīng)常是相對重的、軟鋼的、轉(zhuǎn)換的空氣接收器。其它這種罐僅 僅是薄壁的、特殊鋼合金的、轉(zhuǎn)換的丙烷罐。于是，在DOT規(guī)則下制造這些罐，因此需要相對 頻繁的重新認證。這種容器內(nèi)部還易于生銹并且經(jīng)常是封閉的，因此難以清潔。此外，該容 器不是雙模式的（用于液體和/或濃流體）。另外，以前的容器內(nèi)部僅由一個內(nèi)部子系統(tǒng) 和具有單一功能以防止高壓氣體繞行的從動裝置組成。這些從動裝置難以制造、相對昂對、 易于生銹且即使使用者期望也不能擦拭罐壁。許多這種系統(tǒng)包含在制造之后不可更改的重 "壓艙物（ballast)"并且如果該容器側(cè)部利用其側(cè)面載置，則該系統(tǒng)容易傾覆（傾斜）。
[0007] -個公開的可再利用的粘材料分配設(shè)備系統(tǒng)包括具有下體部的從動船形件 (boat)，該下體部利用壓艙物配重。該船形件的直徑小于筒的內(nèi)徑，使得船形件在填充有諸 如濃潤滑脂等的粘材料的筒中漂浮。在該系統(tǒng)的使用中，該筒通過其進出開口填充有粘材 料。通過從上方對該船形件施加壓縮氣體，船形件試圖迫使粘材料通過共用的進出開口離 開容器，直到船形件的底部落于開口上并且堵住開口。然而，公開的容器被構(gòu)造成豎直的、 封閉的壓力罐，該壓力罐可能難以清潔。此外，公開的船形件是功能單一的（防止氣體繞 行）、重的、難以制造的設(shè)備。
[0008] 因此，存在對之前難以獲得的如下可再填充材料傳遞系統(tǒng)的需求：該可再填充材 料傳遞系統(tǒng)能夠從可再利用罐將高粘度流體分配到使用位置。類似地，存在對如下材料傳 遞系統(tǒng)的需求：該材料傳遞系統(tǒng)將僅分配所需量的材料而不浪費，這對消費者來說是尤其 重要的。因為某些化學制品易受到一種形式或另一種形式的污染，所以還存在對如下材料 傳遞系統(tǒng)的需求：該材料傳遞系統(tǒng)是被密封的、保護產(chǎn)品品質(zhì)、允許取樣而不用打開容器受 到污染且能將產(chǎn)品品質(zhì)問題的正確歸因提供給供給者或使用者。同樣地，存在對如下可再 填充材料傳遞系統(tǒng)的需求：該可再填充材料傳遞系統(tǒng)使用低成本組成部件和提供用于分配 和傳遞濃流體和其它這種材料的非機械的（非移動部件）、非脈沖的（non-pulsating)方 案。本發(fā)明滿足這些以及其它需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 簡要地且概括地，本發(fā)明意指一種可再填充氣溶膠筒系統(tǒng)，其用于分配難以泵送 的和/或可能對泵送設(shè)備造成損害的包括濃的、粘的和其它類型的流體在內(nèi)的各種材料。 本發(fā)明還提供了一種適于傳送流體產(chǎn)品的無污染流的筒和分配器，該筒和分配器能夠被反 復地清空和再填充而不會干涉對筒的清潔。
[0010] 本發(fā)明是可再利用的、可再填充的和可再循環(huán)的系統(tǒng)，其用于分配諸如流體和液 體等的粘材料。該系統(tǒng)包括材料容納罐，該材料容納罐具有包含原動力的上區(qū)域和具有材 料進出開口的底部區(qū)域?？蛇x地，該材料出入口可以被構(gòu)造在定位在罐的頂部的歧管或其 它結(jié)構(gòu)中。雙錐型或其它形狀的配備有高度測量裝置的（level-instrumented)力傳遞裝 置被定位在材料容納區(qū)域中?？梢愿鶕?jù)應用將力傳遞裝置配重到一定量。力傳遞裝置的切 向元件（tangential element)的直徑和高度形成了筒狀界面區(qū)域。該筒狀界面區(qū)域的直 徑小于形成與粘流體或液體匹配且與系統(tǒng)的工作條件匹配的環(huán)形物（annulus)的材料容 器的內(nèi)徑。
[0011]當利用諸如粘合劑、密封劑、乳香或潤滑脂等的高粘度材料填充材料容納部時，力 傳遞裝置是能量傳送器（energy transducer)。力傳遞裝置可以用作用于粘流體和低粘度 液體兩者的高度指示器（level indicator)的一體化部件。該粘材料本身在力傳遞裝置和 流體罐的內(nèi)側(cè)壁之間的界面區(qū)域形成密封。豎直的穩(wěn)定元件可以從力傳遞裝置向外延伸。 這些穩(wěn)定元件防止界面區(qū)域?qū)⒄巢牧蠌牧黧w容納部的側(cè)壁刮擦掉。在該系統(tǒng)的使用中，該 罐通過其進出開口填充有諸如粘流體或液體等的材料。該填充操作使得力傳遞裝置上升并 且形成粘滯密封（Viscous seal)。通過從上方對力傳遞裝置施加壓力，力傳遞裝置迫使粘 材料通過材料進出開口離開罐，直到力傳遞裝置的底部落在進出開口上并且堵住該進出開 口。在本發(fā)明中，可以將高壓非活性氣體形式的能量施加到力傳遞裝置。通過本發(fā)明還構(gòu) 思到，該能量可以源自氣動、液壓、機械、電子或電子機械部件的組合，其中在力傳遞裝置和 罐壁之間不使用密封裝置。
[0012] 本發(fā)明包括用于從罐傳遞材料的設(shè)備，該罐包括：冠部；切向構(gòu)件，其安裝到冠 部，其中該切向構(gòu)件構(gòu)造有與縱向軸線大致平行的外表面；以及推進部（thruster)，其安 裝到切向構(gòu)件，其中該推進部構(gòu)造有用于穿透材料的部分。力傳遞裝置可以被構(gòu)造成使得 推進部為頂點指向遠離切向構(gòu)件的方向的錐體（cone)狀，冠部是頂點指向遠離切向構(gòu)件 的方向的錐體狀。
[0013] 能夠?qū)ο到y(tǒng)的濕表面（即，與粘流體接觸的內(nèi)表面）進行處理，以改善流體傳遞操 作的效率。即，能夠通過對內(nèi)表面和/或流體自身施加的選擇性的處理來改善流入和流出 系統(tǒng)的流體的移動。移動的流體和表面之間的界面產(chǎn)生邊界層，高粘性流體的邊界層比低 粘性流體的邊界層更明顯。在壁表面，流體的速率為0并且表現(xiàn)為壁溫度，然而，在與壁間 隔的某一位置，流體表現(xiàn)為散裝流體的溫度并且以散裝流體的速率移動。在這兩種條件之 間的是邊界層，邊界層影響移動流體所需的能量。粘流體具有大的邊界層，因此被邊界層的 特征大大地影響。在本系統(tǒng)中，筒狀的（或其它形狀的）罐軸向移動粘流體被罐的壁處的 條件控制。
[0014] 顯著地影響邊界層因此影響流體流動的一個條件是壁的表面粗糙度。粗糙度是邊 界層分析中的主要因素，其中越粗糙的表面邊界層越大并且需要越多的能量來移動相同量 的流體，反之，越光滑的表面邊界層越小并且需要越少的能量來移動罐內(nèi)的流體。本發(fā)明對 以下現(xiàn)象有利：用選擇的材料處理壁來調(diào)整壁表面的表面粗糙度，以減小表面粗糙度并且 在粘流體和壁表面之間產(chǎn)生界面。可以對罐內(nèi)（包括力傳遞裝置）的任何和所有濕表面施 加材料，使得流體通過系統(tǒng)更有效率地移動?？蛇x擇地，罐（和力傳遞裝置）的內(nèi)壁表面可 以變型為操作在流體和表面的界面處形成的邊界層。拋光、研磨、點蝕（Pitting)和精磨削 (microfinishing)是罐內(nèi)的邊界層能夠被變型或控制以改善流體傳遞操作的所有形式。
[0015] 參照附圖根據(jù)以下詳細說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見，附圖借 助于示例圖示了本發(fā)明的特征。
【附圖說明】
[0016] 圖1是具有雙錐型力傳遞裝置的本發(fā)明的可再填充材料傳遞系統(tǒng)的第一實施方 式的局部截面的主視平面圖。
[0017] 圖2是圖1的力傳遞裝置的側(cè)視平面圖。
[0018] 圖3是圖2的力傳遞裝置的俯視平面圖。
[0019]圖4是具有雙錐型力傳遞裝置的本發(fā)明的可再填充材料傳遞系統(tǒng)的可選實施方 式的局部截面的主視平面圖，該雙錐型力傳遞裝置包括穩(wěn)定翅片（stabilizers fin)。
[0020] 圖5是圖4的力傳遞裝置的側(cè)視平面圖。
[0021] 圖6是圖5的力傳遞裝置的俯視平面圖。
[0022] 圖7是圖5的力傳遞裝置的側(cè)視平面圖，該力傳遞裝置還包括環(huán)形管理裝置 (annulus management device)〇
[0023] 圖8是圖7的力傳遞裝置的俯視平面圖。
[0024] 圖9是具有可打開的蓋的本發(fā)明的可再填充材料傳遞系統(tǒng)的可選實施方式的側(cè) 視平面圖，該可打開的蓋包括提升機構(gòu)（lift mechanism)。
[0025] 圖10是具有上穩(wěn)定翅片的本發(fā)明的力傳遞裝置的可選實施方式的側(cè)視平面圖。
[0026] 圖11是