СОСУД ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH-PRESSURE VESSEL

Изобретение относится к сосудам высокого давления, содержащим емкость в виде бака и помещаемую на него крышку, которые соединяются вместе посредством байонетного зажима с возможностью разъединения, кроме того, в указанном сосуде высокого давления предусмотрено круговое уплотнительное кольцо, изготовленное из упругого, гибкого материала, такого как резина или пластмасса, которое помещают в область кольцевого края крышки и кольцевого края бака, для герметизации внутреннего пространства сосуда в запертом положении емкости и крышки от падения давления. Герметичность достигается тем, что уплотнительные кромки уплотнительного кольца соответственно прижимаются к краю крышки и краю емкости, и в этом случае для создания устройства автоматического регулирования давления уплотнительное кольцо выполняют на протяжении, по меньшей мере, одного участка его окружности так, что под действием давления внутри сосуда, превышающего заданную величину (давление срабатывания), оно деформируется, образуя вентиляционный зазор между емкостью и крышкой.
DE 30 27 091 А1 раскрывает периферическое уплотнительное средство на скороварке, и в этом случае бак и крышку можно закрепить вместе герметично посредством периферических сегментов, выполненных по типу байонетного замка, причем между краем бака и краем крышки помещают уплотнительное кольцо, изготовленное из упругой резины, при этом, по существу, круговая в виде цилиндрической рубашки периферическая секция, отогнутая вниз от корпуса крышки, присоединяется к радиально изогнутым внутрь периферическим сегментам крышки, причем направленная наружу задняя часть или основа уплотнительного кольца прижимается к внутренней поверхности крышки, а его направленные внутрь уплотнительные кромки прижимаются, соответственно, к внутренней поверхности бака и внутренней поверхности корпуса крышки, и в этом случае дополнительно симметричная основа уплотнительного кольца, предпочтительно, имеет в поперечном сечении форму круга на протяжении угла более 90° в верхней половине его наибольшей окружности и только прижимается к корпусу крышки в соответствующей области круглого поперечного сечения на внутренней поверхности изогнутого переходного участка корпуса крышки. Таким образом, задачу создания скороварки упомянутого выше типа с дополнительным, т.е. возможно третьим, устройством сброса давления (предохранительным устройством) в дополнение к предохранительному клапану и клапану сброса давления (DE-PS 1 247 581) и клапану сброса избыточного давления (DE-PS 976 952) решают простым способом. В этом случае при превышении критического или избыточного давления уплотнительное кольцо может повернуться или отклониться так, что образуется отверстие.
СН 571 335 раскрывает скороварку, имеющую крышку с цилиндрическим краем, которую закрепляют на кастрюле с возможностью отсоединения посредством байонетного замка и в которую вставляют уплотнительное кольцо с уплотнительной кромкой, прижимающейся к крышке и краю кастрюли, соответственно, и закрывающая, по меньшей мере, одно отверстие, выполненное в крае крышки между двумя смежными приливами байонетного замка, и в этом случае на отрезке (участке) уплотнительного кольца, закрывающего отверстие, существует ослабленное место, уменьшающее поперечное сечение указанного уплотнительного кольца, а в крае уплотнительной кромки, прижимающейся к краю бака, имеется углубление в области этого ослабленного места. Таким образом, скороварка с устройством сброса избыточного давления (предохранительным устройством), образованным уплотнительной кромкой, считается обеспеченной устройством сброса избыточного давления, действующим надежно и постоянно, при этом нет необходимости значительно ослаблять край крышки. При этом в цилиндрическом, направленном вниз периферическом участке крышки отверстия выполнены в окрестности выполненных в участке окружности уплотнительного кольца выемки, уменьшающих поперечное сечение указанного участка окружности, таким образом, ослабленное место создается. В области упомянутых выемок на краю уплотнительной кромки, обращенном к краю кастрюли, выполнено углубление. При эксплуатации уплотнительное кольцо герметично уплотняет внутреннее пространство кастрюли. Если по особой причине давление внутри скороварки возрастает, тогда при достижении установленного избыточного давления участок уплотнительного кольца, лежащий в области отверстия и имеющий выемку, выдавливается наружу через упомянутое отверстие. Таким образом, уплотнительная кромка, связанная с краем кастрюли, перемещается наружу поверх края кастрюли до тех пор, пока ее участок больше не прижимается к краю бака, а углубление создает связь между внутренним пространством бака и атмосферой, через которую начинает выходить пар. Такая конструкция неблагоприятна, поскольку в крае крышки нужно выполнять отверстия, что приводит к дополнительным трудовым затратам в производстве и к ослаблению края крышки. Более того, уплотнительное кольцо необходимо изготавливать из относительно мягкого материала, чтобы необходимое перемещение и деформация на участке, предназначенном для сброса давления, были достигнуты.
EP 0 684 001 В1 раскрывает устройство автоматического регулирования давления в сосуде высокого давления посредством уплотнения, вставленного между баком сосуда и крышкой, имеющего, по меньшей мере, один участок окружности с выемкой на внешней стороне и уменьшенным поперечным сечением так, что участок окружности уплотнения деформируется под действием внутреннего давления, когда сосуд находится в эксплуатации, и давление превышает заданное значение, при этом упомянутая деформация приводит к утечке и сбросу давления в сосуде, а поперечное сечение уплотнения уменьшено созданием с внешней стороны выемки совместно с, по меньшей мере, одним V-образным пазом внутри. Здесь также для функционирования устройства требуется деформация всего уплотнительного кольца на участке, предназначенном для сброса давления.
СН 407 459 раскрывает скороварку, имеющую крышку с цилиндрическим краем, прикрепленную к краю корпуса бака посредством байонетного замка, а также удерживающую уплотнительное кольцо на краю бака, при этом упомянутое уплотнительное кольцо образует часть устройства сброса избыточного давления и вставлено в крышку, и в этом случае в цилиндрическом крае крышки выполнена впускная зона или зона с выемкой, обычно перекрываемая уплотнительным кольцом, в которую вдавливается участок уплотнительного кольца, перекрывающий упомянутую зону с выемкой при создании в герметично уплотненной кастрюле избыточного давления, при этом корпус бака и крышки усилены в месте, соответствующем зоне с выемкой под уплотнительное кольцо, выполненной в крае крышки, чтобы предотвратить направленное вниз сжатие уплотнительного кольца в случае нежелательного избыточного давления пара в герметично уплотненной кастрюле и, таким образом, предотвратить опасный выброс пара. В этом случае также недостатком является появление выпуклостей (коробления) по внешнему цилиндрическому краю крышки, вместе с вышеупомянутыми недостатками. Подобные устройства сброса давления раскрыты в US 2 600 703 и US 2 600 714.
СН 404 908 раскрывает скороварку, состоящую из бака и крышки, причем края бака и крышки имеют кулачки, вместе образующие байонетный зажим, который можно закрыть поворотом крышки в одном направлении, а крышка обеспечена уплотнительным кольцом, герметично уплотняющим внутреннее пространство бака, и, дополнительно, между кулачками край бака имеет, по меньшей мере, одну углубленную зону, проходящую в горизонтальный участок края, открывающую связь между внутренним пространством бака и окружающей бак средой при специфической деформации уплотнительного кольца наружу в радиальном направлении после опасного превышения давления внутри бака и, таким образом, снижающую внутреннее давление. Такая конструкция предусматривает особенно неблагоприятную конструкцию края бака, а для работы устройства сброса избыточного давления, уплотнительное кольцо нужно перекрутить на внутренней поверхности относительно края бака, чтобы действительно создать отверстие для снижения давления. Устройство такого типа ненадежно и трудно изготавливаемо.
GB 2 208 131 А раскрывает предохранительное вентиляционное устройство для скороварки, в котором уплотнительное кольцо уплотняет крышку относительно основания кастрюли, а также закрывает отверстие в крышке или основании, продолжающееся в зону точно перед внутренним краем уплотнительного кольца. В цилиндрическом участке края крышки предусмотрен паз, через который, при превышении заданного допустимого давления, может выпучиться уплотнительное кольцо, так как отверстие для вентиляции давления остается открытым. Кроме того, недостатком этого устройства является необходимость обеспечить множество отверстий поблизости от края крышки. Подобное устройство сброса давления известно из US 4 276 990.
Целью настоящего изобретения является создание сосуда высокого давления упомянутого выше типа, предпочтительно, используемого как скороварка, в котором гарантируется устройство сброса давления, работающее надежно и просто.
Эта цель, например, по существу достигается тем, что участок окружности уплотнительного кольца, где, по меньшей мере, уплотнительная кромка, соединенная с краем сосуда его сплошной круговой уплотнительной поверхностью, уменьшается или суживается, при этом уплотнительное кольцо имеет, по меньшей мере, один карман сброса давления, открытый во внутреннее пространство сосуда так, что при эксплуатации, при повышении давления срабатывания уплотнительная кромка, плотно прижимающаяся к краю сосуда, перемещается радиально наружу и вниз в промежуточное пространство между краем крышки и краем сосуда. Благодаря упругости уплотнительной кромки, связанной с краем сосуда, в области кармана сброса давления по сравнению с относительно большой жесткостью уплотнительной кромки за пределами действительного кармана сброса давления и жесткости круговой основы уплотнительного кольца, режим работы устройства сброса давления определяется исключительно областью уплотнительной кромки так, что деформация всего переходного сечения уплотнительной кромки не требуется, и режим работы устройства сброса давления может быть задан более точно.
Согласно конкретному варианту осуществления изобретения, когда внутреннее давление сосуда остается ниже заданного значения, уплотнительная кромка, связанная с краем сосуда, прижимается изнутри к, по возможности закругленной, переходной области края сосуда, выполненного в виде сливного носка, например, в стенке сосуда, и когда внутреннее давление сосуда превышает заданное значение, упомянутая уплотнительная кромка перемещается наружу и вниз так, что прижимается снаружи к внешней периферической зоне края сосуда, от которого упомянутая уплотнительная кромка периодически поднимается или соскальзывает, сбрасывая давление, иначе говоря, каждый раз, когда давление срабатывания повышается до тех пор, пока не будет достигнут адекватный сброс давления. В результате возможного образования кармана сброса давления согласно изобретению, когда зазор для сброса давления получают в сочетании с краем сосуда, подъем давления происходит относительно слабо и плавно, а резкое падение давления не допускается. Благодаря конструкции карманов сброса давления со сплошной круговой уплотнительной поверхностью профилированное уплотнительное кольцо, имеющее каркас подходящей высоты, диаметра, длины кромки и т.д., можно применять в любых байонетных устройствах. Стоимость изготовления устройства сброса давления преимущественно низка исключительно вследствие создания карманов сброса давления. Дополнительное подпиливание и/или профилирование кромки и связанные с этим материальные затраты на инструмент и обслуживание не требуются. Основе уплотнительного кольца можно придать оптимальную жесткость, его уплотнительным кромкам придать оптимальную упругость.
Индивидуальные возможные признаки изобретения заключаются в том, что, по меньшей мере, одна уплотнительная кромка связана с краем сосуда, а предпочтительно обе уплотнительные кромки объединены с основой уплотнительного кольца посредством области, конкретно, областью с канавкой, которая проходит по всей окружности уплотнительного кольца и суживается или ослабляется по сравнению с толщиной уплотнительных кромок. Таким образом, компенсируют неровности (шероховатости) и допуски устройства и получают значительно более легкое перемещение запирающего устройства, поскольку запирающие усилия в отношении всего устройства снижены благодаря повышенной упругости уплотнительных кромок.
Также предпочтительно, если уплотнительное кольцо прижимается своей задней частью или основой к периферическому участку сплошного цилиндрического кольца края крышки, который отогнут вниз от корпуса крышки, обеспечивая, таким образом, уплотнительное кольцо надежной опорой со всех сторон так, что действие сброса давления определяется исключительно деформацией и перемещением уплотнительной кромки, связанной с краем сосуда.
Несколько участков окружности, имеющих карманы сброса давления, выполненные в уплотнительной кромке, связанной с краем крышки, и/или уплотнительной кромке, связанной с краем сосуда, могут быть равномерно распределены по окружности уплотнительного кольца.
Чтобы гарантировать уплотнительную функцию устройству сброса давления, может быть целесообразно располагать участки окружности с карманами сброса давления уплотнительной кромки, связанной с краем крышки, по окружности в шахматном порядке относительно участков окружности с карманами сброса давления уплотнительной кромки, связанной с краем сосуда.
Также предпочтительно, если уплотнительное кольцо зеркально симметрично относительно его горизонтальной средней плоскости. Поэтому уплотнительное кольцо можно вставить в край крышки в горизонтальном положении, а также повернув его в горизонтальное положение на 180° относительно диаметра круга. Таким образом, избегается любая возможность перепутать стороны. Для дополнительного облегчения работы с уплотнительным кольцом при его установке конструкция уплотнительного кольца, предпочтительно, осесимметрична.
Дополнительное преимущество изобретения заключается в том, что внешние геометрические размеры уплотнительного кольца могут соответствовать внутренней поверхности края крышки без неблагоприятного влияния на режим работы уплотнительной кромки, связанной с краем крышки.
При работе сосуда под давлением согласно изобретению, наибольшая безопасность гарантирована, если обеспечено множество участков окружности с карманами сброса давления, предпочтительно, равномерно распределенных по окружности уплотнения. Таким образом, гарантировано, что, по меньшей мере, один карман сброса давления находится на окружности в предпочтительном для сброса давления положении.
Соответствующие участки окружности с карманами сброса давления расположены, в частности, посередине, предпочтительно, между двумя смежными периферическими запирающими элементами крышки так, что функция сброса давления надежно выполняется.
Кроме того, также предпочтительно, если, по меньшей мере, один участок окружности с карманом сброса давления расположен, в частности, посередине каждого переходного пространства между двумя смежными запирающими элементами крышки. Связанный с устройством изменяемый радиальный зазор между баком и крышкой и суммарный возможный предел колебаний давления срабатывания значительно снижен созданием множества карманов.
Количество выполненных карманов сброса давления может изменяться в зависимости от, например, количества сегментов сосуда так, что всегда в области между сегментами существует, по меньшей мере, один карман сброса давления.
Для осуществления настоящего изобретения также предпочтительно, чтобы форма и/или композиция материала уплотнительного кольца и, в частности, уплотнительной кромки, связанной с краем сосуда, была приспособлена по основной форме, радиусу, ширине, высоте, глубине кармана сброса давления, твердости материала основы и/или уплотнительных кромок для целей установки давления срабатывания, не влияющего отрицательно на выполнение его уплотнительной функции за пределами зоны карманов сброса давления.
Дополнительные цели, признаки, преимущества и возможные применения настоящего изобретения станут очевидны в последующем описании работающих образцов со ссылкой на прилагаемые чертежи. Все описанные и/или показанные признаки, индивидуальные или в любой значимой комбинации, образуют объект настоящего изобретения, и это вне зависимости от их включений в индивидуальные пункты формулы изобретения или при возврате к предшествующим пунктам формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 и 2 - пространственные (трехмерные) разрезы периферической зоны сосуда высокого давления, осуществляющего изобретение, в области кармана сброса давления (фиг.1) и за пределами этой области, где уплотнительные кромки уплотнительного кольца толще (фиг.2).
Фиг.3 - вид участка края окружности, если смотреть снизу, сосуда высокого давления, осуществляющего изобретение.
Фиг.4А-4С - вертикальные сечения периферической области сосуда высокого давления, осуществляющего изобретение: за пределами участка окружности с карманом сброса давления (фиг.4А); соответствующее сечение области кармана сброса давления во время нормальной работы (фиг.4B); и сечение в соответствии с фиг.4B при превышении заданного давления срабатывания (фиг.4C).
Фиг.5 - частично оборванный вид в перспективе уплотнительного кольца, который используют в каркасе изобретения.
Согласно графическому изображению на фиг.1-5 сосуд высокого давления, подходящий для использования в качестве скороварки, содержит емкость 1 в виде бака и помещаемую на него крышку 2. Крышку 2 можно запереть на емкости 1 и вновь снять посредством периферийных запирающих сегментов 3 и 4 байонетного зажима, расположенного между емкостью 1 и крышкой 2. В области кольцевого края 5 крышки 2 и кольцевого края 6 сосуда 1, вставлено круговое уплотнительное кольцо 7, выполненное из упруго-пластичного материала, такого как резина или пластмасса, для уплотнения внутреннего пространства 8 сосуда во взаимосвязанном положении емкости 1 и крышки 2, чтобы не допустить падение давления. Уплотнительные кромки 10, 9 уплотнительного кольца 7 плотно прижимаются к краю 5 крышки и краю 6 сосуда 1, соответственно.
Для создания автоматического средства регулирования давления уплотнительное кольцо 7, выполненное на протяжении, по меньшей мере, одного участка L окружности, деформируется под действием давления внутри сосуда, превышающего заданное значение (давление срабатывания) таким образом, что образует зазор между емкостью 1 и крышкой 2. В предложенном работающем образце это достигается тем, что участок L окружности уплотнительного кольца 7 суживается относительно смежных областей, по меньшей мере, в отношении уплотнительной кромки 9, связанной с краем 6 сосуда с его сплошной круговой уплотнительной поверхностью 11, при этом упомянутое уплотнительное кольцо 7 обеспечено, по меньшей мере, одним карманом 12 сброса давления, открытым во внутреннее пространство 8 сосуда так, что, в эксплуатации, при превышении давления срабатывания, уплотнительная кромка 9, плотно прижимающаяся к краю 6 сосуда 1, перемещается радиально наружу в промежуточное пространство 13 между краем 5 крышки и краем 6 сосуда. Это происходит таким образом, что ниже заданного давления внутри сосуда, уплотнительная кромка 9, связанная с краем 6 сосуда, прижимается изнутри к закругленному переходному участку 17 края 6 сосуда, выполненному в виде сливного носка в стенке 18 сосуда, а при превышении заданного давления внутри сосуда и ее перемещении наружу и вниз, прижимается снаружи в закругленный подобным образом внешний периферический участок 19 края 6 сосуда и периодически поднимается от него или соскальзывает с него, сбрасывая давление. В показываемом случае уплотнительное кольцо 7, включающее в себя образование карманов, выполнено с возможностью зеркальной симметрии относительно его горизонтальной средней плоскости (в эксплуатации), чтобы в области кармана 12 сброса давления, уплотнительные кромки 9, 10 имели одинаковую толщину, и уплотнительное кольцо 7 можно использовать в каждом из двух возможных горизонтальных положений.
Задний участок или основа 14 уплотнительного кольца 7, относительно жесткий по сравнению с уплотнительными кромками 9, 10, прижимается к периферическому участку 16 цилиндрического кольца, предпочтительно проходящему по всему краю 5 крышки, при этом указанный периферический участок 16 отогнут вниз от корпуса 15 крышки. Для работы механизма сброса давления не требуется деформация основы 14. Фиг.5 дает особенно ясное представление о том, что конструкция уплотнительного кольца 7 осесимметрична относительно своей центральной средней оси. Внешние размеры уплотнительного кольца 7 можно легко выполнить с возможностью соответствовать внутренней поверхности края 5 крышки так, что уплотнительное кольцо 7 надежно сидит в крышке 2.
Особое преимущество состоит в том, что по всей окружности уплотнительного кольца уплотнительные кромки 9 и 10 соответственно объединяются с относительно жесткой основой 14 посредством углубленной области 21, 22 так, что гарантирует равномерно распределенное полное уплотнение и по краю 6 сосуда и по внутренней поверхности корпуса 15 крышки. Таким образом, неровности (шероховатости) и допуски устройства компенсируются. Запирающее устройство работает более плавно вследствие относительно высокой упругости уплотнительных кромок 9, 10 так, что обходятся без применения талька или подобных смазок. Благодаря суммарной упругости уплотнительных кромок 9, 10 и последующей мягкости уплотнительного кольца 7 в области уплотнительных кромок, запирающие усилия устройства в целом также минимальны.
Как конкретно показано на фиг.5, по окружности уплотнения можно обеспечить и равномерно распределить множество участков L окружности с карманами сброса давления 12. Соответствующий участок L окружности с карманом 12 сброса давления при этом, предпочтительно, расположен посередине между двумя смежными периферическими запирающими сегментами 4 крышки 2, и, дополнительно, по меньшей мере, один участок L окружности с карманом сброса давления 12 расположен в каждом промежуточном пространстве между двумя смежными периферическими запирающими элементами 4.
На фиг.5 также показано, что для компенсации давления с внешней стороны основы 14 уплотнительного кольца 7 предусмотрены канавки или пазы 20, проходящие, по существу, параллельно оси и предпочтительно равномерно распределенные по окружности.
Очевидно, форму и/или композицию материала уплотнительного кольца 7 согласно изобретению можно легко выполнить с возможностью соответствовать разнообразным условиям, таким как размер сосуда, конфигурация кромок крышки и сосуда и давление срабатывания, и это конкретно относится к уплотнительной кромке 9, соединенной с краем 6 сосуда в том, что касается основной формы, радиуса, ширины, высоты, глубины кармана 12 сброса давления и твердости материала основы 14 и/или уплотнительных кромок 9, 10.
Список номеров позиций
1 - емкость
2 - крышка
3 - периферический запирающий сегмент
4 - периферический запирающий сегмент
5 - край крышки
6 - край сосуда (сливной носок)
7 - уплотнительное кольцо
8 - внутреннее пространство сосуда
9 - уплотнительная кромка
10 - уплотнительная кромка
11 - уплотнительная поверхность
12 - карман сброса давления
13 - промежуточное пространство
14 - задняя часть или основа
15 - корпус крышки
16 - периферический участок края 5 крышки
17 - переходной участок
18 - стенка сосуда
19 - внешний периферический участок
20 - канавки или пазы
21 - углубленная область
22 - углубленная область
L - участок окружности
SP - вентиляционный зазор