Заборная головка для выдачи напитка из емкости

Полезная модель относится к устройствам для выдачи напитков из постоянных или временных емкостей и может быть использована в пищевой промышленности и торговле.
Известен перепускной кран для выдачи напитков, содержащий подвижный полый плунжер, установленный в корпусе с каналами подвода и распределения сред. Корпус плунжера соединен с приводом и снабжен фиксатором положения, упруго нагруженным. Кран выполнен с возможностью одновременного пропуска в противоположных направлениях напорного газа и жидкости. Плунжер выполнен с возможностью пропуска жидкости, а на входе в газовый канал установлен обратный клапан. В канале пропуска жидкости также установлен обратный шаровой клапан. В качестве привода на корпусе установлена ручка управления плунжером, на которой установлены фиксатор и механизм управления фиксатором. Механизм управления фиксатором содержит ограничитель фиксатора, обойму фиксатора, пружину и клавишу (патент РФ на полезную модель №104545, МПК B67D 1/04, опубл. 20.05.2011 г.).
Известен другой перепускной кран для выдачи напитка из емкости, содержащий выполненный с возможностью установки на емкости корпус с вертикальным открытым каналом для пропуска напитка, установленным в канале для пропуска напитка с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали полым плунжером с расположенной на корпусе ручкой управления его положением с фиксатором. Корпус имеет сообщенный с вертикальным каналом канал для подачи газа, выполненный с возможностью подключения его к источнику газа, один из концов плунжера выполнен с возможностью сообщения его с полостью емкости при установке корпуса на ней. В канале для подачи газа и на входе в канал для пропуска напитка установлены обратные клапаны (патент на полезную модель №115346, МПК B67D1/04, опубл. 27.04.2012 г.).
Однако часть деталей перепускных кранов для выдачи напитка из емкости выше указанных аналогов выполнены из металла, другая часть из полимерных материалов, что усложняет технологию изготовления таких кранов, повышает их стоимость, а при эксплуатации такие краны имеют неравномерный износ отдельных деталей, что снижает их ремонтопригодность.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является заборная головка для выдачи напитка из емкости, содержащая корпус с открытым каналом для пропуска напитка, выполненный с возможностью установки на емкости, полый шток, установленный в канале для пропуска напитка с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и уплотненный кольцевыми уплотнительными элементами, ручку управления положением полого штока, имеющую вилку, установленную на оси опоры корпуса с возможностью поворота и кинематически связанную с полым штоком и фиксатор поворота вилки ручки управления, выполненный в виде подпружиненного стопорного элемента. Корпус имеет сообщенный с каналом для пропуска напитка канал для подачи газа, представляющий собой патрубок, выполненный в виде единой детали с корпусом с возможностью подключения его к источнику газа. Один из концов полого штока выполнен с возможностью сообщения его с полостью емкости при установке корпуса на ней. В каналах для подачи газа и пропуска напитка установлены обратные клапаны. Причем корпус с патрубком подачи газа, полый шток и часть деталей ручки управления положением штока выполнены из полимерных материалов (https://alliance.tc/zabomve-golovki/zabornava-golovka-armpolast-tipa-a/).
Однако в такой заборной головке стенки корпуса с патрубком подачи газа выполнены разной толщины, что усложняет технологию изготовления корпуса, способствует изготовлению бракованных деталей из-за их коробления и растрескивания вследствие неравномерного охлаждения расплава полимера в процессе литья, а внутренняя поверхность канала выдачи напитка корпуса имеет выступы и впадины, в частности кольцевые канавки для установки эластичных кольцевых уплотнений, вследствие чего указанный канал требует дополнительной обработки и шлифовки, что также усложняет технологию изготовления корпуса. Заборная головка имеет большое количество деталей, а часть деталей ручки управления выполнены из металла, что усложняет конструкцию устройства (фиг. 8-10).
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение технологии изготовления и повышения прочности деталей устройства, выполненных из полимерных материалов за счет более качественного их изготовления путем обеспечения выполнения стенок корпуса с патрубком подачи газа равной толщины (использован принцип равнотолщинности) и выполнения внутренней поверхности канала выдачи напитка без кольцевых канавок для уплотнений, а также упрощение конструкции устройства за счет уменьшения количества его деталей и выполнения всех деталей ручки управления из полимерных материалов (в том числе стопорного элемента), кроме пружины.
Указанный технический результат достигается тем, что в заборной головке для выдачи напитка из емкости, содержащей корпус с открытым каналом для пропуска напитка, выполненным с возможностью установки на емкости, полый шток, установленный в канале для пропуска напитка с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и уплотненный кольцевыми уплотнительными элементами, ручку управления положением полого штока, имеющую вилку, установленную на оси опоры корпуса с возможностью поворота и кинематически связанную с полым штоком, и фиксатор поворота вилки ручки управления, выполненный в виде подпружиненного стопорного элемента; корпус имеет сообщенный с каналом для пропуска напитка канал для подачи газа, представляющий собой патрубок, выполненный в виде единой детали с корпусом с возможностью подключения его к источнику газа, один из концов полого штока выполнен с возможностью сообщения его с полостью емкости при установке корпуса на ней; в канале для подачи газа и полости штока установлены обратные клапаны, причем корпус с патрубком подачи газа, полый шток и часть деталей ручки управления положением штока выполнены из полимерных материалов, согласно полезной модели, стенки корпуса с патрубком подачи газа изготовлены равной толщины, кольцевые уплотнительные элементы расположены в кольцевых канавках на внешней цилиндрической поверхности штока, опора корпуса для установки на оси вилки ручки управления выполнена в виде пластины с ребрами жесткости, расположенной сверху на патрубке подачи газа, под которым установлена дополнительная пластина с ребрами жесткости, а стопорный элемент фиксатора поворота вилки ручки управления выполнен из полимерного материала.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется следующими графическими материалами. На фиг. 1а представлена схема заборной головки в разрезе. На фиг. 1б изображен разрез А-А опоры корпуса заборной головки на фиг. 1а. На фиг. 1в приведен разрез В-В штуцера подачи напитка на фиг. 1а. На фиг. 2 представлен узел Б - штуцер подачи газа заборной головки, представленной на фиг. 1а. На фиг. 3 представлена схема заборной головки, расположенной на фитинге емкости с напитком. На фиг. 4а изображена схема ручки управления заборной головки в разрезе. На фиг. 4б - то же, вид сверху. На фиг. 5 - то же, разрез Г-Г фиг. 4а. На фиг. 6 представлен разрез корпуса заборной головки. На фиг. 7 приведено объемное изображение внешнего вида фиг. 6. На фиг. 8а изображен внешний вид заборной головки-прототипа. На фиг. 8б - то же, разрез Д-Д на фиг. 8б. На фиг. 9 приведен разрез корпуса заборной головки-прототипа. На фиг. 10 приведено объемное изображение внешнего вида фиг. 9. На фиг. 11а представлен фрагмент юбки корпуса заборной головки-прототипа, а на фиг. 116 - то же, в предлагаемом техническом решении.
Заборная головка для выдачи напитка из емкости 1 содержит корпус 2 с открытым каналом 3 для пропуска напитка, выполненный с возможностью установки на емкости 1. Полый шток 4 установлен в канале 3 для пропуска напитка с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и уплотнен кольцевыми уплотнительными элементами 5 и 6, которые в крайнем верхнем положении штока 4 предотвращают подачу газа в емкость 1, а при нахождении штока 4 в крайнем нижнем положении кольцевой уплотнительный элемент 6 открывает зазор между стенками канала 3 корпуса 2 и внешней поверхностью штока 4 и газ поступает в емкость 1. Ручка 7 управления положением полого штока 4 имеет вилку 8, установленную на оси 9 опоры 10 корпуса 2 с возможностью поворота и кинематически связанную с полым штоком 4 посредством выступов 11. Фиксатор 12 поворота вилки 8 ручки 7 управления выполнен в виде подпружиненного пружиной 13 стопорного элемента 14. В исходном верхнем положении ручки 7 стопорный элемент 14 упирается в корпус 2, а в крайнем нижнем положении ручки 7 конец стопорного элемента 14 расположен в пазе 15 корпуса 2, препятствуя самопроизвольному перемещению ручки 7 и штока 4. Фиксация стопорного элемента 14 осуществляется кнопкой 16, рычаг 17 которой пропущен через отверстие 18 в стопорном элементе 14 и размещен в пазе тела ручки 7 и имеет точку вращения относительно этого паза. Заодно рычаг 17 кнопки 16 является ограничителем хода стопорного элемента 14. Корпус 2 имеет сообщенный с каналом 3 для пропуска напитка канал для подачи газа, представляющий собой патрубок 19, выполненный в виде единой детали с корпусом 2 с возможностью подключения его к источнику газа. Один из концов полого штока 4 выполнен с возможностью сообщения его полости 20 с полостью емкости 1, при установке корпуса 2 на ней. В патрубке 19 подачи газа и полости 20 штока 4 установлены обратные клапаны 21 и 22 соответственно. Корпус 2 с патрубком 19 подачи газа, полый шток 4 и все детали ручки 7 управления положением штока 4 со стопорным элементом 14 (кроме пружины 13) выполнены из полимерных материалов. Стенки корпуса 2 с патрубком 19 подачи газа изготовлены равной толщины. Кольцевые уплотнительные элементы 5 и 6 расположены в кольцевых канавках на внешней цилиндрической поверхности штока 4. Опора 10 корпуса 2 для установки на оси 9 вилки 8 ручки 7 управления выполнена в виде пластины 23 с ребрами жесткости 24, расположенной сверху на патрубке 19 подачи газа, под которым установлена дополнительная пластина 25 с ребрами жесткости 26. Обратный клапан 21 смонтирован в ниппеле 27, установленным на входе в патрубок 19 подачи газа. Обратный клапан 22 выполнен в виде силиконового шарика 28, расположенного в седле в нижней части полого штока 4 с возможностью его перемещения в полости 20 штока 4 под напором напитка и его установки на упоре 29 ниппеля 30 с зазором относительно его выходного отверстия. Заборная головка предназначена для соединения с фитингом 31, установленным на емкости 1 для напитков, такой как пивной кег, в котором напиток может находиться под давлением. Нижний торец 32 корпуса 2 заборной головки упирается в фитинг 31, наружный контур которого герметизирован кольцевым уплотнителем 33, имеющим прорези (на чертежах не показаны) для свободного прохождения углекислого газа, а нижний торец полого штока 4 упирается в подпружиненную пружиной 34 прокладку 35 фитинга 31 и расположен вокруг торца погружной трубки 36, пропущенной через осевое отверстие прокладки 35.
Описание работы устройства. Перед установкой на кег (емкость 1) и использованию заборной головки по назначению, на ниппель 30 (фиг. 1в, сечение В-В) монтируется шланг подачи напитка, подключенный к устройству розлива, например, крану или пеногасителю (напиток поступает из кеги). На ниппель 27 (фиг. 2, узел Б) монтируется шланг подачи углекислого газа. Ручка 7 управления находится в крайнем верхнем положении и во время подачи углекислого газа герметизация канала патрубка 19 осуществляется кольцевыми уплотнительными элементами 5 и 6, расположенными в канавках штока 4. После этого заборную головку надевают в исходном положении на фитинг 31. Фитинг 31 входит в паз корпуса 2 на 6,5мм до упора (фиг. 3).
Для приведения заборной головки в рабочее положение нажимают на кнопку 16, стопорный элемент 14 выходит из зацепления с корпусом 2 и ручку 7 перемещают вниз до момента, когда стопорный элемент 14 войдет в паз 15 корпуса 2 под действием пружины 13 и вернет в исходное положение кнопку 16. При этом полый шток 4 перемещается вертикально вниз на 16мм. Кольцевой уплотнительный элемент 6 на штоке 4 выходит из контакта с поверхностью канала 3 корпуса 2 и происходит истечение углекислого газа по стрелке (фиг. 3).
При перемещении вниз штока 4 происходит деформация уплотнителя 33 фитинга 31 в двух местах (фиг. 3): в месте контакта с корпусом 2 и в месте контакта с фитингом 31 кеги. В месте контакта со штоком 4 на уплотнителе 33 фитинга 31 предусмотрены прорези для свободного прохождения углекислого газа в кегу (указано стрелками). Также шток 4 нижним торцем продавливает мембрану (на чертежах не показана) в фитинге и уплотняется по прокладке 35 фитинга 31, таким образом, препятствуя попаданию углекислого газа в полость 20 штока 4 по короткому пути. Далее углекислый газ, подаваемый под давлением 2-4 бара, действуя на напиток, продавливает его через погружную трубку 36 фитинга 31. Напиток поднимает силиконовый шарик 28 обратного клапана 22 до упора 29, попадая в полость 20 штока 4 и далее через зазор ниппеля 30 по шлангу на кран или пеногаситель. После выдачи напитка шарик 28 обратного клапана 22 падет в седло штока 4 под действием собственного веса, перекрывает полость 20 штока 4 и предотвращает движение напитка в обратном направлении. Для завершения работы и демонтажа заборной головки с фитинга 31 кеги (емкости 1) нажимают на кнопку 16 до момента, когда стопорный элемент 14 выйдет из зацепления с пазом 15 корпуса 2. Шток 4 вместе с ручкой 7 возвращают в исходное верхнее положение. Канал 3 корпуса 2 снова герметизируется кольцевым уплотнительным элементом 6 и доступ газа из канала патрубка 19 прекращается. В случае если углекислый газ в источнике заканчивается и происходит падение его давления, то для предотвращения падения давления в кеге с напитком, происходит срабатывания обратного клапана 21, установленного в ниппеле 27, и происходит автоматическое запирание канала подачи газа в патрубке 19 в обратном направлении, под воздействием давления в кеге (фиг. 2, узел Б).
Доказательство достижения заявляемого технического результата. Прототипом ("https://alliance.tc/zabomve-golovki/zabomava-golovka-armpolast-tipa-a/) является пластмассовая заборная головка компании Альянс, схема на фиг. 8 а, б.
Основные недостатки прототипа:
использование металлических деталей в ручке 37 управления: стопорный элемент 38 выполнен из латунного сплава с никелевым покрытием;
низкая технологичность корпуса (деталь 39): большая масса корпуса и разная толщина его стенок, необходимость механической обработки после литья канавок под уплотнительные кольца 40,41 (фиг. 9 и 10);
недостаточная прочность юбки (место сопряжения с фитингом кеги) корпуса 39 (фиг. 11а, б);
сложная конструкция ручки 37 - используется 5 деталей: 42, 43, 38, 44, 45 (фиг. 8б).
Преимущества заявляемой конструкции полезной модели:
корпус выполнен по сравнению с прототипом более технологичным, расчетное время цикла литья меньше и масса отливки меньше, нет необходимости производить механическую доработку внутренней и внешней поверхностей корпуса (фиг. 6 Д1).
Равнотолщинность в конструкции обеспечивает лучшие техлогические свойства, такие как равномерное остывание, меньшее коробление, меньшее время остывания. Также за счет этого в заявляемом устройстве (фиг. 6 Д2 и фиг. 7 Д3, Д4) достигнута меньшая масса чем у прототипа. Указанные фигуры указывают на уменьшение массы и достижение равнотолощинности за счет геометрии корпуса 2 и использования ребер жесткости 24 и 26 при изготовлении опоры 10 и патрубка 19. Кольцевые элементы Ж1 (фиг. 9) в прототипе требуют дополнительной механической обработки, что увеличивает время затрачиваемое на производство, а соответственно усложняет технологию изготовления и увеличивает трудозатраты. В заявляемом устройстве кольцевые элементы Д1 (фиг. 6) на корпусе отсутствуют и изготовлены на внешней поверхности полого штока, что не требует дополнительной обработки поверхности.
Расчетная прочность юбки выше, при одних и тех же видах нагружения, за счет правильного подбора геометрии, используя принцип равнотолщинности. На фиг. 11а показано слабое место в прототипе в сравнении с заявляемой конструкцией (фиг. 11б). По сравнению с прототипом (фиг. 8б), ручка 7 управления в заявляемом решении (фиг. 3) имеет более простую конструкцию: 4 детали вместо 5. Стопорный элемент 14 выполнен из пластика (в прототипе из латуни). Устройство отличается простотой сборки и разборки. Для того чтобы разобрать головку надо извлечь кнопку 16 и остальные детали легко отделяются от корпуса. Сборка происходит в обратном порядке.
Таким образом, из выше изложенного обоснования следует, что в заявляемом техническом решении достигается упрощение конструкции и упрощение технологии ее изготовления, а также повышение прочности деталей заборной головки.