КЛАПАН ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ И ОПОРОЖНЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ МЕШКОВ И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
VALVE FOR FILLING AND EMPTYING AIR BAGS AND METHOD OF ITS USE

Ссылки на родственные заявки
В объеме, разрешенным законодательством, на основании существующего Договора о патентной кооперации испрашивается приоритет по обыкновенной заявке на патент Соединенных Штатов под названием «Клапан для наполнения и опорожнения воздушных мешков и способ его использования» с присвоенным номером заявки 13/283 646 и датой подачи заявки от 28 октября 2011 года, причем содержание указанной заявки полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Финансируемые из федерального бюджета исследования и разработки
Отсутствуют
Стороны соглашения о совместных исследованиях
Отсутствуют
Ссылка на список результатов
Отсутствуют
Предпосылки к созданию изобретения
Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к клапанам для текучей среды и, в частности, к клапану для наполнения и опорожнения содержащего воздух мешка.
Уровень техники
Товары перевозят по всему миру в разнообразных контейнерах. Товары могут перемещать по воздуху, морю или по земле. Таким образом, контейнер может представлять собой, без ограничения, самолет, судно, железнодорожный вагон, дорожное транспортное средство, например грузовик с прицепом, или транспортировочный контейнер внутри любого из них.
Во время перевозки товары подвержены воздействию сил, способных приводить к их перемещению внутри содержащего их контейнера. На самолеты, а также на рельсовые и дорожные транспортные средства воздействует ветер. Суда находятся во власти бурных морей. Кроме того, силы воздействуют при повороте транспортных средств или, в некоторых случаях, при их перемещении вверх и вниз. Такие воздействия, если их не ограничивать, могут приводить к разрушению и/или повреждению перевозимых товаров.
Хотя для уменьшения повреждений вследствие перемещений, вызываемых внешними силами, товары могут быть плотно упакованы вместе, упаковки часто имеют различные размеры или даже имеют неправильную форму и попытки надежно уложить в штабель такие упаковки в контейнере часто бывают затруднительными. Пустоты внутри контейнеров обеспечивают возможность перемещения упаковок.
В соответствии с этим промежутки между уложенными в штабель упаковками обычно заполняют мешками пневматической амортизации, которые могут быть раздуты до определенного размера для удержания груза на месте. По прибытии в место разгрузки эти мешки пневматической амортизации должны быть спущены, чтобы возникло пространство для извлечения товаров из контейнера.
Один существующий подход, направленный на преодоление вышеупомянутого затруднения, состоит в использовании клапана сброса давления, обеспечивающего возможность сброса избыточного давления из содержащего воздух устройства. Однако, хотя такое устройство хорошо работает при удалении избыточного воздуха, его открытие происходит только для удаления воздуха, а не для впуска воздуха в воздушный мешок.
Другие устройства представляют собой подпружиненные устройства, в которых давление открывает клапан, но при сбросе давления происходит их автоматическая герметизация. Однако, для выпуска воздуха из воздушного мешка необходимо нажать и неудобным образом удерживать часть клапана открытой, чтобы позволить воздуху выйти из воздушного мешка.
Некоторые другие устройства обеспечивают возможность блокирования устройства в открытом положении с возможностью выхода воздуха, содержащегося в воздушном мешке. Однако, такие устройства часто действуют при противодействии пружины и их затруднительно повернуть вручную без специального инструмента, предназначенного для поворота вкладыша внутри корпуса устройства.
Таким образом, совершенно очевидно, что существует необходимость в клапане воздушного мешка, обеспечивающем возможность наполнения и опорожнения, который легко работает при посредстве простых подручных инструментов.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение в его предпочтительном варианте реализации преодолевает вышеупомянутые недостатки и удовлетворяет признанную необходимость в таком устройстве, предлагая клапан для наполнения и опорожнения воздушного мешка, выполненный с возможностью открытия клапана давлением воздуха, что обеспечивает воздуху возможность входить в воздушный мешок с последующей герметизацией клапана после удаления источника давления воздуха. Для опорожнения обычная монета может быть вставлена во вкладыш клапана, который затем поворачивают в заблокированное открытое положение, позволяя воздуху выходить из воздушного мешка.
Вследствие его основных характерных особенностей и широкой формулировки, настоящее изобретение в его предпочтительном варианте реализации представляет собой клапан для наполнения и опорожнения воздушных мешков, содержащий корпус и вкладыш с первым концом и по меньшей мере двумя диаметрально противолежащими щелями на втором конце. Вкладыш размещен внутри корпуса с возможностью скользящего перемещения внутри него и имеет размеры, обеспечивающие возможность приема поворотного приспособления, имеющего круглый край, входящий в совместное взаимодействие с диаметрально противолежащими щелями, например монеты в четверть доллара. Клапан имеет продольную ось, а диаметрально противолежащие щели образуют угол с этой осью, приблизительно составляющий сорок пять градусов. Корпус имеет цилиндрическую секцию, а средство поворота имеет некоторый диаметр. Размер внутренней полости цилиндра больше диаметра поворотного приспособления и приближен к этому диаметру. Клапан дополнительно содержит уплотнительное кольцо, имеющее внутренний диаметр и внешний диаметр. Указанное уплотнительное кольцо с возможностью съема прикреплено к вкладышу, будучи размещенным в канавке на первом конце вкладыша. Пружина размещена с возможностью скольжения между корпусом и вкладышем. Корпус содержит выступ, образующий конец корпуса, обращенный к мешку, причем выступ имеет внутренний диаметр на конце корпуса, обращенного к мешку. Внешний диаметр уплотнительного кольца больше внутреннего диаметра выступа корпуса.
Корпус содержит внутреннюю поверхность и L-образные канавки, состоящие из частей в виде ножек и частей в виде ступней. Указанные L-образные канавки размещены на внутренней поверхности. Вкладыш содержит фланец с фланцевыми выступами, которые входят в совместное зацепление с частями в виде ступней L-образных канавок. Конец корпуса со стороны мешка содержит фланец, имеющий выступающие ребра на своем основании и желоб, проходящий наружу от внутреннего диаметра. Выступающие ребра на основании фланца препятствуют герметизации клапана посредством контакта между тканью воздушного мешка и основанием фланца клапана. Устройство также содержит воздухонепроницаемую надувную камеру воздушного мешка, к которой клапан герметично прикреплен, например, посредством термосклеивания.
Клапан может быть в блокированном положении и в разблокированном положении. В блокированном положении клапан обеспечивает прохождение через него воздуха. В разблокированном положении клапан препятствует выходу воздуха из воздушного мешка через клапан, поскольку пружина перемещает вкладыш к внешнему концу до тех пор, пока уплотнительное кольцо не уплотнится относительно желоба. Однако, в своем разблокированном положении клапан обеспечивает возможность прохождения через себя воздуха, когда соответствующим образом приложенное давление воздуха с того конца клапана, который размещен вне мешка, принуждает вкладыш в клапане перемещаться к тому концу корпуса клапана, который размещен в мешке.
Сборка клапана происходит посредством введения пружины в корпус клапана, размещения вкладыша внутри пружины, прикрепления уплотнительного кольца на первом конце и герметичного присоединения таким образом корпуса клапана к воздушному мешку. Воздушный мешок наполняют через воздушный шланг, содержащий соединитель, который съемным образом прикреплен к корпусу клапана, и затем пропускают сжатый воздух через воздушный шланг к клапану и в конечном счете к внутреннему пространству воздушного мешка. Опорожнение воздушного мешка происходит посредством ввода круглого края монеты в диаметрально противолежащие щели, что перемещает вкладыш в направлении выступа для сжатия пружины, поворота монеты для перемещения вкладыша в положение блокировки, зацепления фланца вкладыша с L-образными канавками и обеспечения возможности выхода воздуха из воздушного мешка.
В частности, настоящее изобретение предлагает клапан для наполнения и опорожнения воздушных мешков, причем клапан содержит корпус, вкладыш, уплотнительное кольцо, пружину и пластину. Корпус содержит основание, внешний конец, цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность с фиксатором на поверхности цилиндра, и фланец. Фланец с некоторым диаметром корпуса фланца содержит основание фланца и вершину фланца. Цилиндр содержит канавку, предпочтительно с фиксатором. Цилиндр содержит L-образные канавки на своей внутренней поверхности. Указанные L-образные канавки содержат части в виде ножек и части в виде ступней. Размер цилиндра больше диаметра поворотного приспособления, но приближен к нему, причем поворотным приспособлением (только в качестве примера) может быть монета. Основание содержит выступ с некоторым внутренним диаметром, содержащий желоб. Основание дополнительно имеет выступающие ребра.
Вкладыш содержит первый конец, второй конец, панели и отверстия. Отверстия размещены между панелями, а второй конец с некоторым диаметром ребра содержит канавку. Первый конец содержит фланец с фланцевыми выступами и промежутками, размещенными между фланцевыми выступами. Размеры фланцевых выступов обеспечивают возможность совместного зацепления с частями в виде ступней L-образных канавок. Размер канавки на втором конце обеспечивает возможность приема уплотнительного кольца. Вкладыш, кроме того, содержит щели, попарно диаметрально противолежащие друг другу и проходящие от ближайшего из фланцевых выступов к внутренней области под углом к оси, приблизительно составляющим сорок пять градусов.
Уплотнительное кольцо имеет внутренний диаметр и внешний диаметр. Размер канавки на втором конце обеспечивает возможность приема внутреннего диаметра и съемным образом прикрепления уплотнительного кольца к вкладышу. Внешний диаметр превышает внутренний диаметр выступа, что препятствует перемещению уплотнительного кольца мимо выступа. Контакт уплотнительного кольца с желобом герметизирует клапан, предотвращая сообщение между воздушным мешком и внутренней областью цилиндра корпуса клапана.
Пружина содержит первый конец и второй конец. Первый конец размещен напротив выступа и ограничен им, а второй конец размещен напротив фланца вкладыша и ограничен им. Поскольку вкладыш вдавлен в цилиндр, пружина сжата. Пластина имеет внутренний размер, внешний размер, содержит основание, вершину и отверстие, размеры которого обеспечивают возможность прохождения цилиндра сквозь отверстие.
Сборка клапана происходит посредством введения пружины во внутреннюю область цилиндра, причем первый конец пружины удерживается выступом и размещается напротив него. Вкладыш размещается внутри корпуса с возможностью скользящего перемещения и проходит через пружину, сжимая ее. Второй конец проходит мимо основания, и при этом происходит установка уплотнительного кольца в канавку. При освобождении пружина толкает вкладыш к внешнему концу. Уплотнительное кольцо защищено желобом от перемещения мимо выступа, что предотвращает отделение этого вкладыша от корпуса после сборки клапана.
Клапан соединен с воздушным мешком посредством введения цилиндра через отверстие в ткани таким образом, что фланец корпуса клапана размещен в пределах внутренней области воздушного мешка, причем предпочтительно выполнение мешка из воздухонепроницаемой ткани. Пластина размещается поверх цилиндра и герметично прикрепляется к воздушному мешку и фланцу посредством термосклеивания.
При использовании соединитель воздушного шланга прикрепляют к клапану, входя во взаимодействие с корпусом клапана посредством фиксатора. Затем воздушный мешок заполняют через воздушный шланг, подающий воздух от резервуара сжатого воздуха и т.п.
Поскольку воздух подан через соединитель во внешнем конце напротив вкладыша, давление приводит к перемещению вкладыша в направлении основания фланца, что создает отверстие между уплотнительным кольцом и желобом выступа. При прекращении подачи воздуха посредством удаления соединителя, пружина толкает вкладыш в противоположном направлении, уплотняя, тем самым, уплотнительное кольцо относительно желоба, что препятствует выходу воздуха из воздушного мешка. В качестве альтернативы вкладыш может быть заблокирован в открытом положении посредством зацепления его фланца с L-образными канавками, а воздушный мешок может быть заполнен воздухом при такой блокировке вкладыша, после чего немедленно следует разблокирование вкладыша из L-образных канавок для быстрой изоляции воздуха внутри воздушного мешка.
Для удаления воздуха из воздушного мешка монету с круглым краем вводят в диаметрально противолежащие щели, совместно входящие в зацепление с ней. Затем на монету нажимают в направлении основания фланца, причем фланцевые выступы скользят вниз к ступням L-образной канавки. При сжатии пружины, достаточном для образования отверстия между уплотнительным кольцом и желобом выступа, монету поворачивают для зацепления фланцевых выступов со ступнями L-образных канавок, тем самым блокируя вкладыш в открытом положении, что обеспечивает возможность удаления воздуха из воздушного мешка.
Выступающие ребра разделены вентиляционными зазорами. При опорожненном воздушном мешке вентиляционные зазоры обеспечивают доступ от внутренней области воздушного мешка к клапану, тем самым предотвращая уплотнение клапана частями воздушного мешка. После опорожнения воздушного мешка монету поворачивают в обратном направлении, чтобы освободить фланцевые выступы из ступней, происходит освобождение пружины с перемещением вкладыша к внешнему концу и уплотнение воздушного мешка уплотнительным кольцом, входящим в контакт с желобом.
В соответствии с этим отличительный признак и преимущество клапана по настоящему изобретению состоят в его способности наполнять воздушный мешок через отверстие давления воздуха клапана.
Другие отличительный признак и преимущество клапана по настоящему изобретения состоят в его способности опорожнять воздушный мешок при блокировке клапана в открытом положении посредством поворота обычной монеты, вставленной во вкладыш клапана.
Еще один отличительный признак и преимущество клапана по настоящему изобретению состоят в его способности легкого прикрепления к воздушному мешку.
Еще один отличительный признак и преимущество клапана по настоящему изобретению состоят в его способности самоуплотнения после завершения наполнения воздушного мешка и последующего удаления источника давления воздуха.
Еще один отличительный признак и преимущество клапана по настоящему изобретению состоят в его способности предотвращать нежелательное уплотнение клапана частями камеры воздушного мешка во время опорожнения.
Эти и другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны специалисту в данной области техники из последующего описания вариантов реализации и пунктов формулы настоящего изобретения при их прочтении со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет лучше понято после прочтения подробного описания предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые позиционные обозначения обозначают одинаковые структуры и относятся повсюду к одинаковым элементам, и на которых:
фиг. 1 показывает перспективный вид воздушного мешка, содержащего клапан для наполнения и опорожнения согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения;
фиг. 2А показывает боковой перспективный вид клапана по фиг. 1, показанного в закрытом положении с монетой, используемой для поворота;
фиг. 2В показывает боковой перспективный вид клапана по фиг. 1, показанного в открытом и заблокированном положении с монетой, используемой для поворота;
фиг. 3 показывает боковой перспективный вид компонента уплотнительного кольца согласно предпочтительному варианту реализации клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1;
фиг. 4 показывает перспективный вид с конца компонента корпуса согласно предпочтительному варианту реализации клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1;
фиг. 5 показывает боковой перспективный вид компонента вкладыша согласно предпочтительному варианту реализации клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1;
фиг. 6 показывает боковой перспективный вид компонента пластины согласно предпочтительному варианту реализации клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1;
фиг. 7 показывает боковой перспективный вид компонента пружины согласно предпочтительному варианту реализации клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1;
фиг. 8 показывает развернутый вид в перспективе клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1 согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения;
фиг. 9А показывает перспективный вид с торца клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1 согласно предпочтительному варианту реализации изобретения, рассматриваемый с внешнего конца;
фиг. 9В показывает перспективный вид с торца клапана для наполнения и опорожнения по фиг. 1 согласно предпочтительному варианту реализации изобретения, рассматриваемый от основания фланца внутри воздушного мешка.
Подробное описание предпочтительного варианта реализации изобретения
При описании предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения, показанного на фиг. 1-9В, ради ясности использована определенная терминология. Однако изобретение не должно быть ограничено выбранной таким образом определенной терминологией и следует иметь ввиду, что каждый конкретный элемент включает в себя все технические варианты, работающие аналогичным образом для выполнения аналогичных функций.
Обратившись теперь к фиг. 1-9В, можно видеть, что предпочтительный вариант настоящего изобретения представляет собой клапан 10 для наполнения и опорожнения воздушных мешков, причем клапан 10 содержит корпус 20, вкладыш 30, уплотнительное кольцо 40, пружину 50 и пластину 60.
Корпус 20 содержит основание 70, внешний конец 27, цилиндр 26 с внутренней поверхностью 29 и фиксатором 85 и фланец 25, причем фланец 25 с диаметром 21 фланца корпуса содержит основание 22 фланца и вершину 23 фланца, и цилиндр 26 содержит канавку 24, и канавка 24 предпочтительно содержит фиксатор 85, и внутренняя поверхность 29 содержит L-образные канавки 28. Указанные L-образные канавки 28 имеют части в виде ножек 84 и ступней 82 (лучше всего показанных на фиг. 4). Размер цилиндра 26 больше диаметра QD поворотного приспособления, но приближен к нему, которое может, только в качестве примера, представлять собой монету Q (лучше всего показанную на фиг. 2А и 2В). Основание 70 содержит выступ 74 с желобом 72 и внутренним диаметром 73. Основание 70, кроме того, содержит выступающие ребра 71.
Вкладыш 30 содержит первый конец 32, второй конец 34, панели 35 и отверстия 36, причем отверстия 36 размещены между панелями 35, второй конец 34 с диаметром 31 содержит канавку 33, а первый конец содержит фланец 38. Фланец 38 содержит фланцевые выступы 39 и зазоры 37, причем зазоры 37 размещены между фланцевыми выступами 39. Размеры фланцевых выступов 39 предназначены для совместного зацепления со ступнями 82 L-образных канавок 28. Размеры канавки 33 предназначены для приема уплотнительного кольца 40. Вкладыш 30, кроме того, содержит диаметрально противолежащие щели 45, причем диаметрально противолежащие щели 45 проходят от ближайших фланцевых выступов 39 к внутренней области 46 (лучше всего показанной на фиг. 5) приблизительно под углом сорок пять градусов к оси 80 (лучше всего показанной на фиг. 8).
Уплотнительное кольцо 40 имеет внутренний диаметр 41 и внешний диаметр 42, причем размер канавки 33 выполнен с возможностью приема внутреннего диаметра 41 и канавка съемным образом прикрепляет уплотнительное кольцо 40 к вкладышу 30, и внешний диаметр 42 превышает внутренний диаметр 73 выступа 74, предотвращая, тем самым, перемещение уплотнительного кольца 40 мимо выступа 74. Контакт уплотнительного кольца 40 с желобом 72 уплотняет клапан 10, предотвращая сообщение между воздушным мешком B и внутренней поверхностью 29.
Пружина 50 содержит первый конец 52 и второй конец 54. Первый конец 52 размещен напротив выступа 74 и ограничен им, а второй конец 54 размещен напротив фланца 38 и ограничен им, а поскольку вкладыш 30 вдавлен в цилиндр 26, пружина 50 сжата. Пластина 60 имеет внутренний размер 61, внешний размер 62, основание 63, вершину 64 и отверстие 65, причем внешний размер 61 выполнен с возможностью прохождения цилиндра 26 сквозь отверстие 65.
Сборка клапана 10 происходит посредством введения пружины 50 на внутреннюю поверхность 29 цилиндра 26, причем первый конец 52 пружины 60 удерживается выступом 74 и размещается напротив него. Вкладыш 30 размещается внутри корпуса 20 с возможностью скользящего перемещения, причем вкладыш 30 проходит через пружину 50, сжимая ее, как описано выше, а второй конец 34 проходит мимо основания 70, и при перемещении второго конца 34 мимо основания 70 происходит установка уплотнительного кольца 40 в канавку 33. При высвобождении сил сжатия пружина 50 толкает вкладыш 30 к внешнему концу 27, причем уплотнительное кольцо 40 защищено желобом 72 от перемещения мимо выступа 74, что предотвращает отделение этого вкладыша 30 от корпуса 20 после сборки клапана 10.
Клапан 10 соединен с воздушным мешком B посредством введения цилиндра 26 через отверстие Η в ткани, причем фланец 25 размещен внутри внутренней области I воздушного мешка B (лучше всего показанной на фиг. 1). Предпочтительно выполнение воздушного мешка B из воздухонепроницаемой ткани. Пластина 60 размещается поверх цилиндра 26 и предпочтительно, но без ограничений, герметично прикрепляется к воздушному мешку B и фланцу 25 посредством термосклеивания.
При использовании соединитель C прикрепляют к клапану 10, причем размер соединителя C выполнен с возможностью вхождения в зацепление с корпусом 20 посредством фиксатора 85, причем соединитель C может представлять собой (только в качестве примера) устройство быстрого рассоединения, известное в этой области техники. Затем воздушный мешок B заполняют через воздушный шланг A, причем воздушный шланг A хорошо известен в данной области техники и предназначен для подачи воздуха из источника воздуха, например (только в качестве примера) из резервуара сжатого воздуха.
Поскольку воздух подан через соединитель C во внешнем конце 27 против вкладыша 30, давление приводит к перемещению вкладыша 30 в направлении основания 22 фланца, что создает отверстие между уплотнительным кольцом 40 и желобом 72 выступа 74. При прекращении подачи воздуха, например, посредством (только в качестве примера) удаления соединителя C, пружина 50 толкает вкладыш в противоположном направлении, уплотняя, тем самым, уплотнительное кольцо 40 относительно желоба 72, что препятствует выходу воздуха из воздушного мешка B. В качестве альтернативы вкладыш 30 может быть заблокирован в открытом положении посредством зацепления фланца 38 с L-образными канавками 28, а воздушный мешок В может быть заполнен воздухом при такой блокировке вкладыша 30, после чего немедленно следует разблокирование вкладыша 30 из L-образных канавок 28 для быстрой изоляции воздуха внутри воздушного мешка B.
Для удаления воздуха из воздушного мешка B монету Q с круглым краем E вводят в диаметрально противолежащие щели 45, причем круглый край E совместно входит в зацепление с диаметрально противолежащими щелями 45. Затем на монету Q нажимают в направлении основания 22 фланца, причем фланцевые выступы 39 скользят вниз к ступням 84 L-образных канавок 28. При сжатии пружины 50, достаточном для образования отверстия между уплотнительным кольцом 40 и желобом 72 выступа 74, монету Q поворачивают для зацепления фланцевых выступов 39 со ступнями 82 L-образных канавок, тем самым блокируя вкладыш 30 в открытом положении, что обеспечивает возможность удаления воздуха из воздушного мешка B.
Выступающие ребра 71 разделены вентиляционными зазорами 76. При опорожненном воздушном мешке B вентиляционные зазоры 76 обеспечивают доступ от внутренней области воздушного мешка B к клапану 10, тем самым предотвращая уплотнение клапана 10 частями воздушного мешка B. После опорожнения воздушного мешка B монету Q поворачивают в обратном направлении, чтобы освободить фланцевые выступы 39 из ступней 82, происходит освобождение пружины 50 с перемещением вкладыша 30 к внешнему концу 27 и повторное уплотнение воздушного мешка B.
Предшествующее описание вариантов реализации изобретения и чертежи содержат иллюстративные варианты реализации настоящего изобретения. При наличии описанных таким образом вариантов реализации настоящего изобретения, специалистам в данной области техники совершенно понятно, что представленные здесь раскрытия представляют собой лишь примеры и что различные другие альтернативы, варианты и модификации могут быть выполнены в рамках настоящего изобретения. Простое перечисление или нумерация операций способа в определенном порядке не представляют собой каких-либо ограничений, накладываемых на порядок операций этого способа. Специалистами в данной области техники могут быть придуманы многие модификации и другие примеры осуществления изобретения, обладающие преимуществами, указанными в вышеприведенных описаниях вариантов реализации настоящего изобретения и сопутствующих чертежах. Хотя определенные термины были использованы здесь, они использованы только в общем и описательном смыслах, а не для целей ограничения. В соответствии с этим, настоящее изобретение не ограничено показанными здесь конкретными примерами осуществления изобретения, а ограничено только последующими пунктами формулы изобретения.