ГАЗООТВОДНОЕ УСТРОЙСТВО К ТАРЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКИХ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ СРЕДСТВ

Разработанная полезная модель относится к области обеспечения безопасности хранения и транспортировки жидкостей, для которых нормативные документы предусматривают необходимость отвода газа из тары.
Важное практическое значение разработанная полезная модель представляет для практики использования дезинфицирующих средств или других продуктов, содержащих в составе пероксид водорода (ПВ), которые выделяют кислород в качестве продукта саморазложения или взаимодействия с каталитически активными веществами в процессе хранения. В соответствии с нормативно-техническими требованиями /1-4/ такие дезинфицирующие средства должны храниться в таре, конструкция которой обеспечивает отвод из нее газа.
Известны различные конструкции газоотводных устройств, обеспечивающих отвод выделяющегося кислорода из тары с перекисью водорода /4, 5/. В частности, используются различные конструкции клапанных устройств, открывающихся, т.е. отводящих газ или жидкость из емкости лишь при превышении в ней определенного давления, до достижения которого она представляет собой герметично замкнутый сосуд, исключающий в любом его положении выход из него как газа, так и жидкости,
Принципиально известны также и конструкции газоотводящих клапанов, которые могут запираться при опрокидывании емкости под давлением собственного веса или самой жидкости, находящейся в емкости.
Однако применительно к таким жидким продуктам, как дезинфицирующие средства, содержащие пероксид водорода и пероксикислоты, вышеуказанные конструкции не решают проблемы безопасности в случае, если емкость по каким-то причинам остается длительно в перевернутом положении, так как эти вещества будут продолжать разлагаться с выделением газа (кислорода).
В первом случае после достижения определенного давления в емкости, при котором клапан открывается, из нее начнет выливаться находящийся в ней продукт.
Во втором случае тара может не выдержать давления, создаваемого в ней постоянно выделяющемся за счет разложения ПВ кислородом. Известно, что при хранении 35-40% ПВ скорость ее разложения составляет, в среднем, 0,5% в месяц. То есть, при хранении 20 л ПВ (таким объемом она поставляется потребителям в негерметично закрытой пластмассовой таре) за это время разложится 100 г. пероксида водорода, а значит, будет выделено 65,3 л кислорода, поскольку при разложении 1 г/моль ПВ (34 г.) выделяется 22,5 л кислорода. Даже если в герметично закрытой емкости
будет обеспечено 5 л свободного от ПВ объема, то выделение такого количества кислорода создаст в ней к концу месяца давление порядка 13 атмосфер. Такой сосуд либо разорвет, либо он будет представлять опасность для потребителя дезсредства.
В наибольшей степени целям, задачам и условиям обеспечения безопасного хранения и транспортировки жидких перекись содержащих веществ отвечает конструкция газоотводного устройства, описанная в заявке №2003125999 на полезную модель /5/. Она представляет собой пустотелый поплавок с входным и выходным отверстиями, герметично соединенный с помощью штуцера с гибкой трубкой, герметично проходящей через пробку (или фланец) тары.
Во-первых, эта конструкция позволяет отводить скапливающийся над жидкостью кислород при любом положении тары без вылива при этом хранимого или транспортируемого в ней дезсредства, поскольку поплавок с входным отверстием всегда находится над поверхностью жидкого продукта. Во-вторых, за счет присоединения поплавка к гибкой трубке через выступающий в его полость штуцер, пустотелый поплавок в конструкции выполняет еще и роль элемента, отсекающего попадание в трубку (и далее за пределы тары) крупных аэрозольных частиц дезсредства. Они образуются при резком встряхивании тары с продуктом, например, при транспортировке и попадают в поплавок через входное отверстие. В виде конденсата, образующегося из них, продукт удерживается в поплавке, не попадая в атмосферу.
Применительно же к конструкции устройства с не пустотелым поплавком, который удерживает свободный конец гибкой трубки над поверхностью хранимого в таре продукта, может иметь место ситуация, когда конденсат этого продукта, накапливаясь в самой трубке, периодически микродозами будет выталкиваться из выходного отверстия трубки за пределы тары. Хотя такая конструкция устройства и будет выполнять свое основное назначение, т.е. при опрокидывании тары отводить газ без вылива продукта из нее, но отмеченное выше является нежелательным для практики фактором.
Учитывая вышеизложенное и большую для самого производства таких дезсредств технологичность использования не пустотелого поплавка (например, отсутствие необходимости контроля его герметичности перед установкой устройства в тару), задачей данной разработки полезной модели является создание конструкции газоотводного устройства, содержащего такой поплавок и обеспечивающего отвод газа из тары без пролива продукта не только при случайном или аварийном опрокидывании (перевертывании) тары, но ив процессе ее транспортировки, сопровождающейся встряхиванием хранимого в таре продукта и связанного с этим аэрозолирования и последующим образованием в трубке конденсата его.
Этот технический результат достигается тем, что (см. рисунок 1) в предлагаемой нами конструкции газоотводного устройства,
обеспечивающего сообщение свободного от жидкого продукта объема тары (емкости) с атмосферой, используются следующие элементы: гибкая трубка 10 (например, из силиконовой резины), не пустотелый поплавок 8 из стойкого к продукту материала (например, из пенопласта), грузик 11 из стойкого к продукту материала (например, из фторопласта) и емкость-конденсатосборник 5 из стойкого к продукту материала (например, из полиэтилена).
Один конец трубки герметично соединяется со штуцером 3 отверстия 2 пробки 1, который может быть элементом конструкции самой пробки, или герметично выводится через проделываемое в стандартной пробке отверстие (например, с использованием вставленного в гибкую трубку пластикового штуцера соответствующего диаметра).
Второй конец гибкой трубки, являющийся входным отверстием 7 устройства, присоединяется к поплавку 8, и удерживается им над поверхностью 9 жидкого продукта, хранимого в таре (емкости). Для этого, конец гибкой трубки пропускается (см. рисунок 1) через проделанное отверстие в центре пенопластового поплавка и закрепляется в нем от смещения проволокой из нержавеющей стали с обеспечением нахождения отверстия трубки не менее, чем на 4 см от поверхности жидкости. При этом, конец трубки закрепляется изогнутым вниз, что снижает вероятность попадания продукта в трубку при заплескивании поплавка.
Ниже поплавка, на гибкой трубке закрепляется грузик 11 (например, из фторопласта), придающий поплавку 8 (а вместе с ним закрепленному в нем концу трубки с входным газоотводным отверстием) возможность устойчиво находиться практически в вертикальном положении над поверхностью жидкости при любом положении тары.
Размеры и форма поплавка и груза могут быть разные, но должны обеспечивать свободный проход их через горловину тары и устойчивое положение входного газоотводного отверстия над поверхностью жидкого продукта при любом положении тары.
Как уже выше отмечалось, резкие всплески жидкого продукта, неизбежные при его транспортировке, приводят к образованию аэрозольных частиц этого продукта. Они с потоком кислорода, выделяемого перекись содержащим дезсредством, попадают через входное отверстие в гибкую трубку и частично конденсируются в ней. Конденсат дезсредства постепенно накапливается и перекрывает просвет трубки. Если в дезсредстве (продукте) присутствует поверхностно-активное вещество, то проходящий через такой гидрозатвор газ образует пену из продукта. Она и скапливающийся в трубке конденсат, время от времени, будет выталкиваться отводимым газом из выходного отверстия газоотводного устройства, загрязняя продуктом пробку и тару.
Для предотвращения или, по крайней мере, максимального снижения вероятности этого, в гибкую трубку 10 предлагаемого газоотводного устройства (ближе к пробке, см. рисунок 1) врезается (т.е. герметично подсоединяется через штуцеры 4 и 6) герметичная емкость 5. Размеры ее
должны позволять свободно проходить ей через горловину тары. Она выполняет в конструкции роль ловушки-сборника конденсата аэрозольных частиц продукта, образующегося в гибкой трубке и предотвращает его выброс в атмосферу. Штуцер 4 выходного отверстия этой емкости должен выступать в ее полость, примерно, на 50% ее длинны. Учитывая небольшие количества образующегося таким путем конденсата продукта, это предотвращает возможность выхода продукта в атмосферу даже при опрокидывании тары на 180 градусов.
Кроме того, с этой же целью штуцер 2 выходного отверстия тарной пробки может, как и в прототипе /5/, дополнительно оснащаться клапаном ниппельного типа, лишь кратковременно открывающимся для сброса избыточного давления в таре, создаваемого выделяющимся при разложении пероксида водорода кислородом.
Длина гибкой трубки газоотводного устройства выбирается из расчета обеспечения нахождения поплавка над поверхностью продукта в перевернутом вверх дном положении тары. Внутренний диаметр трубки и, соответственно, штуцеров под нее выбирается с учетом объема хранящейся в таре жидкости, объема и скорости выделения газа, но не менее 2 мм.
Применительно к дезинфицирующим средствам, содержащим пероксид водорода, вышеописанная конструкция газоотводного устройства существенно повышает возможность безопасного для человека и окружающей среды хранения и транспортировки этих средств даже с использованием выпускаемой промышленностью в герметичном исполнении пластиковой малогабаритной тары, в пробке которой оно может быть легко смонтировано.
Проведенные испытания разработанной конструкции газоотводного устройства показали, что она, даже без дополнительного оснащения на выходе трубки клапаном ниппельного типа, пригодна для решения вопроса обеспечения безопасного хранения и транспортировки жидких кислородсодержащих дезинфицирующих средств, практически, в любой, устойчивой к этим веществам таре.
Пример 1. Проверка функционирования конструкции при хранении дезсредства в пластиковой таре.
В две 5 литровых пластиковые емкости, оборудованные манометрами, налили по 4 л композиционного дезинфицирующего средства, содержащего 12% пероксида водорода. Одну из емкостей закрыли герметично пробкой, входящей в комплект емкости, а вторую закрыли такой же пробкой, но оборудованной разработанной конструкцией газоотводного устройства. Обе емкости с дезсредством были помещены на хранение в лабораторный бокс (для исключения травмирования в случае разрыва емкости), температура в котором колебалась в пределах 20±4°С, причем емкость с газоотводным устройством хранилась в горизонтальном положении. В процессе хранения осуществлялся контроль давления в них.
Результаты контроля показали, что в емкости, герметично закрытой стандартной пробкой, давление в емкости уже через сутки достигло почти
3
0,4 атм., а сама емкость деформировалась (дно ее выгнулось наружу и из-за этого она утратила устойчивость в вертикальном положении). Это свидетельствовало о том, что в результате разложения ПВ в емкость за это время выделилось порядка 0,4 дм кислорода. Такое количество его может образовываться при разложении 0,6 г пероксида водорода, из 480 г имеющихся в общем объеме дезсредства в емкости. Давление в емкости в последующем ежесуточно увеличивалось, в среднем, на 0,4 атм. и, по достижении на 9 сутки величины в 3,5 атм., эксперимент с этой емкостью был прекращен. Проведенные на основе этих данных расчеты, свидетельствовали о том, что скорость разложения ПВ в средстве находится в пределах 0,015% в сутки. Результаты химического контроля концентрации ПВ, проводившегося в процессе хранения этого дезсредства, подтвердили результаты расчетов и показали, что скорость разложения ПВ в дезсредстве составляет 0,016±0,002% в сутки.
В емкости, оснащенной разработанной конструкцией газоотводного устройства, давление в течение всего времени наблюдения (1 месяц) за тарой не повышалось (не зависимо от положения тары) более 0,01 атм., а колебание давления связано, в основном, с естественным колебанием в течение суток температуры в помещении и находившегося в нем боксе, где хранилась емкость с средством. Факт удаления газа из емкости нами фиксировался по выделению пузырьков газа из трубки, соединенной с газоотводным устройством и одним концом опущенной в стакан с водой.
В емкости, в пробке которой использован наиболее близкий аналог /5/ разработанной конструкции газоотводного устройства, давление через 6 часов хранения повысилось до 85 мм. рт. ст. (0,1 атм.) и затем начал срабатывать установленный в поплавке на входном отверстии ниппельный клапан, который, примерно, через каждые 10-15 минут в течение 5-10 секунд пропускал в поплавок газ (в данном случае кислород) и он удалялся из емкости через гибкую трубку (резиновый ниппель) в атмосферу. Момент удаления газа нами фиксировался по падению давления, которое снижалось при этом на 2-5 мм. рт. ст., а также по выделению пузырьков газа из трубки, соединенной с газоотводным устройством и одним концом опущенной в стакан с водой. В последующем на протяжении 1 месяца хранения (срок наблюдения) давление в емкости находилось в пределах 85-135 мм. рт. ст. Как и при испытании разработанной конструкции, колебание давления связано, в основном, с естественным колебанием в течение суток температуры в помещении и находившегося в нем боксе, где хранилась емкость с средством.
Таким образом, результаты испытаний показали, что разработанная конструкция газоотводного устройства, аналогично ее прототипу, обеспечивает, отвод газа из емкости без выхода содержимого из нее даже в опрокинутом положении, но давление в емкости с разработанной конструкцией было ниже, что является положительным моментом, хотя это обусловлено отсутствием в ней клапана. Хорошую функциональную работоспособность разработанной конструкции устройства подтвердили и
результаты вскрытия емкости-конденсатосборника. Поскольку тара с продуктом хранилась без встряхивания, то в конденсатосборнике, как и в пустотелом поплавке, были лишь следы продукта.
Пример 2. Оценка функционирования разработанной конструкции газоотводного устройства при транспортировке дезсредства в емкости, оборудованной этим устройством, автомобильным транспортом.
Шесть 5 - литровых пластиковых емкостей, содержащих по 4 л композиционного средства на основе 12% раствора пероксида водорода и оборудованные прототипом конструкции газоотводного устройства, были подвергнуты транспортировке грузовым автомобильным транспортом на расстояние 1800 км. Три емкости, упакованные в картонную коробку, транспортировались вместе в вертикальном положении, а три другие, упакованные по отдельности в картонные коробки, транспортировались в горизонтальном положении. После транспортировки коробки и емкости были подвергнуты визуальному осмотру, который показал отсутствие утечки дезсредства из емкостей. В самих емкостях присутствовало небольшое избыточное давление, ощущаемое по слегка напряженным стенкам, но деформации емкостей не отмечалось. Практически они выглядели такими же, как и при хранении в боксе, когда давление в них составляло порядка 100-135 мм. рт. ст. При вскрытии поплавков, в них отмечалось присутствие жидкого продукта в количествах от 5,4 до 12 мл. Причем, никакой взаимосвязи количества продукта в поплавке и положения тары в процессе транспортировки не обнаружено.
Аналогичным образом были подвергнуты испытаниям шесть 5-литровых пластиковых емкостей, содержащих по 4 л композиционного средства на основе 12% раствора пероксида водорода, но оборудованные разработанной конструкцией газоотводного устройства. После транспортировки в течение 3 суток грузовым автомобильным транспортом на расстояние 1800 км в емкостях не ощущалось наличия избыточного давления, а визуальный осмотр не выявил утечки продукта. Это подтверждали и результаты вскрытия конденсатосборников, в которых находилось всего от 2.% до 4,3 мл продукта, при объеме кондесатосборников, равном 30 мл..
В целом, результаты испытаний, приведенные в примерах 1 и 2, свидетельствуют о возможности использования разработанной конструкции газоотводного устройства в таре для хранения и транспортировки жидких продуктов, требующих постоянного отвода из нее газобразных веществ, в частности, дезинфектантов, содержащих перекись водорода. И хотя опытное применение этой конструкции при транспортировке дезсредства не позволило более полно выявить ее преимуществ (возможно, здесь сказалось различие объемов использованных в конструкциях пустотелых поплавков и конденсатосборников, в частности, объем первых составлял 50 мл, а вторых - 30 мл), совокупность теоретических и практических аспектов ее использования дает основание говорить об ее предпочтительности.