ТОПЛИВНЫЙ БАЛЛОН И АДАПТЕР ДЛЯ УСТРОЙСТВА ОТПУГИВАНИЯ НАСЕКОМЫХ
FUEL CYLINDER AND ADAPTER FOR INSECT REPELLENT DEVICE

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По данной заявке испрашивается приоритет по предварительной патентной заявке США № 62/298639, поданной 23 февраля 2016 года.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к топливным баллонам, широко используемых туристами и путешественниками, и к возможности использования переносимых ими баллонов для питания устройства отпугивания насекомых.
Патентообладатель настоящего изобретения также является патентообладателем предыдущих патентов, относящихся к управляемому расходу топлива для нагрева устройства отпугивания насекомых и/или питанию переносного нагревательного приспособления: US 4733651; US 4759343; US 4699123 и US 5700430. Данные приспособления предшествующего уровня техники содержат картридж для подачи топлива, который подает топливо к горелкам, нагревающим приспособление. Картридж может содержать пропан или бутан и часто содержит смесь указанных газов под давлением, которое является достаточным, чтобы они находились в сжиженном состоянии. Для компенсации изменения давления паров, которое варьируется в зависимости от состава топлива и температуры, в данных устройствах предшествующего уровня техники используются регуляторы давления, помогающие управлять расходом газа.
Во время работы, когда картридж, содержащий газообразное топливо, вставлен в приспособление, клапан картриджа не открыт и топливо не поступает в регулятор давления. При включении прибора регулятор толкает плунжер в клапан картриджа, открывая его и позволяя газу проходить. При достижении заданного давления газ воздействует на диафрагму в регуляторе, закрывая клапан картриджа для уменьшения или остановки потока газа. Таким образом, пока часть регулятора, определяющего давление, находится в приспособлении, устройство, управляющее расходом газа, находится в клапане, встроенном в картридж.
В известном уровне техники также имеются многочисленные походные печи для приготовления пищи и для обогрева, которые используют газ, подаваемый из баллонов, но не имеют регулятора давления. Расход газа в этих устройствах контролируется пользователем при помощи игольчатых клапанов. Некоторые модели печей имеют регуляторы, но они все же содержат игольчатые клапаны для управления пользователем расходом газа.
Многие туристы, пользователи автофургонов, охотники и путешественники, которым нравится находиться на открытом воздухе, подвергаются атакам насекомых в течение длительных периодов времени. Время работы устройств отпугивания насекомых, описанных в вышеупомянутых патентах, ограничено количеством топлива в картриджах. Продолжает существовать потребность в том, чтобы средства отпугивания насекомых, питаемые от переносного источника топлива, работали дольше. Также продолжает существовать потребность в устройствах, которые самостоятельно регулируют расход топлива, исходя из соображений безопасности и простоты эксплуатации.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Общедоступные топливные баллоны большого объема могут содержать пропан или бутан, и часто содержат их смесь под давлением, которого достаточно, чтобы они находились в сжиженном состоянии. Чтобы компенсировать изменения давления паров, которое варьируется в зависимости от состава топлива и температуры, настоящее изобретение использует регулятор давления, который помогает точно контролировать расход газа из таких баллонов.
Важным аспектом настоящего изобретения является возможность точного управления расходом топлива для устройства отпугивания насекомых, поступающего на нагревательный элемент. Точное и эффективное управление расходом топлива является важным аспектом безопасности, а также характеристикой производительности таких устройств, поскольку пользователь, как правило, не может оценить, какая скорость сжигания и скорость выпуска средства для отпугивания насекомых является подходящей. Настоящее изобретение обеспечивает необходимое точное управление, предоставляя пользователю простую и удобную операцию включения/выключения.
Стандартные топливные баллоны поставляются со своими собственными внутренними клапанами, но эти клапаны предназначены для операции включения/выключения, а не для точного управления расходом. Поскольку отсутствуют стандарты, определяющие точные размеры компонентов клапанов, унифицированное управление клапаном при переходе от одного производителя баллона к другому является проблематичным для прикрепленного прибора. В частности, уровень управления и качество конструкции таких клапанов недостаточны для управления потоком газа, поступающего в устройство отпугивания насекомых. Такие устройства содержат нагревательную пластину, расположенную под пропитанной прокладкой, при этом нагревательная пластина вызывает распределение химического средства от насекомых пропитанной прокладкой, для создания области достаточного размера, свободной от насекомых. Нормальное функционирование зависит от нагрева пропитанной прокладки до температуры в пределах соответствующего диапазона, что, в свою очередь, сильно зависит от расхода топлива.
Настоящее изобретение, выполненное с возможностью использования со стандартными коммерческими баллонами, будет описано в качестве адаптера для устройства отпугивания насекомых (АУОН). АУОН содержит компактный внутренний регулятор давления для регулировки расхода газа, и чтобы таким образом поддерживать и управлять температурой нагрева пластины и нагрева прокладки для выдачи испаряемых веществ, находящихся в пропитанной прокладке. АУОН имеет клапан регулятора, который обычно отключен, и при установке баллона штырь в АУОН нажимает на клапан и открывает клапан в баллоне. Вначале клапан регулятора в АУОН блокирует поток газа. Внутренний регулятор давления имеет плунжер, который воздействует на клапан регулятора, чтобы открывать или закрывать клапан. Регулировочная пружина, расположенная над клапаном регулятора, воздействует на диафрагму для открывания клапана регулятора. В итоге устройство выполняет точное управление количеством газа, проходящего от баллона к горелке, для управления температурой нагревательной пластины и распределением испаряемых материалов, находящихся в прокладке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение показано более подробно на следующих иллюстративных чертежах, на которых:
На ФИГ. 1 представлен CAD-чертеж в перспективе обычного топливного баллона с прикрепленным к нему АУОН.
На ФИГ. 2 представлен подробный CAD-чертеж в перспективе в разрезе, на котором показаны части АУОН, соединенные с клапаном в баллоне и работающие с ним для управления расходом топлива, поступающего в горелку.
На ФИГ. 3 представлен другой подробный CAD-чертеж соединения между АУОНом и баллоном, показывающий дополнительные элементы, которые управляют величиной расхода газа, поступающего в горелку.
На ФИГ. 4 представлен CAD-чертеж в перспективе, показывающий поток газа из баллона в горелку через промежуточный клапан регулятора давления АУОНа.
На ФИГ. 5 представлен CAD-чертеж в перспективе, показывающий компоненты регулятора давления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предусматривает переносное устройство на газообразном топливе для выдачи испаряющегося при нагреве вещества. Устройство содержит средство соединения с резервуаром для приема топливного резервуара или баллона. Средство соединения может содержать соединитель с резьбой, комплементарной резьбе на топливном резервуаре или баллоне, который необходимо прикрепить.
Альтернативным средством соединения могут быть, например, быстроразъемные фитинги, в том числе муфты, вставляемые нажатием и закручиваемые, и другие конструкции гидравлических соединителей, известных в данной области техники. Введение резервуара в зацепление со средством соединения с резервуаром создает газонепроницаемое соединение и предпочтительно приводит к открытию клапана в топливном резервуаре, который впускает газообразное топливо в клапан регулятора давления внутри устройства.
Устройство содержит переключатель клапана, функционально соединенный с клапаном регулятора давления. Данный переключатель клапана выполнен с возможностью управления пользователем, который может перемещать переключатель клапана между положениями «включено» и «выключено», тем самым открывая или закрывая клапан регулятора давления. С помощью одного такого переключателя пользователь может включать или выключать устройство.
Регулятор давления соединен по текучей среде с клапаном регулятора давления. Регулятор давления реагирует на давление газа на выпуске из регулятора, которое поджимает регулятор в направлении положения с закрытым клапаном. Это управляет работой клапана регулятора давления, так чтобы на стороне выпуска поддерживалось заданное давление газа. Это давление устанавливается на заводе, однако возможна регулировка посредством регулировки пружины, которая поджимает регулятор в направлении открытого положения.
Средство сжигания топлива находится дальше по потоку относительно регулятора давления и соединено с ним по текучей среде. Средство сжигания топлива может представлять собой одно или несколько сопел топливной горелки, которые поддерживают пламя, или беспламенную каталитическую горелку, которая катализирует окисление топлива при более низкой температуре, чем температура воспламенения топлива.
Опорная пластина, обычно выполненная из прочного теплопроводного материала, такого как нержавеющая сталь, имеет тепловую связь со средством сжигания. «Тепловая связь» означает, что опорная пластина закреплена над средством сжигания, прикреплена к нему или расположена в достаточной близости от него, так что тепло, выделяемое при сгорании, передается на опорную пластину. Верхняя поверхность пластины представляет собой нагреваемую поверхность, на которой может размещаться испаряющееся при нагреве вещество. Обычно, для удобства работы волокнистую или пористую прокладку пропитывают испаряющимся при нагреве веществом, и пропитанная прокладка помещается пользователем на нагреваемую поверхность.
Во время работы клапан регулятора давления дозирует поток газообразного топлива, проходящего через средство сжигания с заданной скоростью, для поддержания заданной скорости сжигания топлива. В свою очередь, опорная пластина нагревается до заданной температуры, которая является достаточной для выдачи испаряющегося при нагреве вещества с нагретой поверхности с заданной оптимальной скоростью.
Далее будут рассмотрены чертежи, которые представляют собой CAD-чертежи, показывающие один конкретный вариант осуществления настоящего изобретения. В дополнение к использованию ссылочных позиций, обозначения, идентифицирующие каждую из частей, сохранены для удобства понимания.
На ФИГ. 1 показан обычный топливный баллон 10, имеющий стандартный соединитель 12 верхней части, прикрепленный к АУОНу 14 по настоящему изобретению. АУОН содержит внешнюю кнопку 16 включения/выключения подачи топлива, которая функционально соединена с внутренним клапаном регулятора. АУОН 14 имеет кнопку 18 поджига, которая приводит в действие пьезоэлектрический воспламенитель. В верхней части АУОН завершается камерой 17 сгорания, содержащейся внутри защитной решетки 19, на которой расположена прокладка 15 со средством отпугивания насекомых.
На ФИГ. 2 представлен подробный CAD-чертеж, показывающий внутренние детали АУОНа. АУОН прикреплен к соединителю 12 баллона посредством резьбы 20 на клапане баллона, входящей в зацепление с ответной резьбой 22 в нижней части АУОНа. В типовом варианте осуществления клапан баллона имеет стандартную форму, например предлагаемую на рынке компанией Uncial Group в виде модели 8188, которая имеет наружную резьбу UNEF 7/16", соответствующую ответной внутренней резьбе 22 на АУОНе 14 по настоящему изобретению.
АУОН содержит расположенный в нижней части АУОНа и выступающий из него штырь 24, который неподвижно прикреплен к АУОНу и открывает клапан баллона, когда резьбы 20 и 22 входят в зацепление, позволяя топливу проходить через клапан баллона в АУОН.
АУОН и штырь 24 связаны таким образом, что штырь образует вертикальную ось, которая центрирует различные элементы, которые управляют расходом топлива из баллона через АУОН в газовую трубку 25, подводящую газ к горелке 26. Камера 17 сгорания образует область 27 сгорания. Газ сгорает в области 27 сгорания, обеспечивая нагрев нагревательной пластины 28. Прокладка, содержащая испаряемое средство отпугивания насекомых, расположена на нагревательной пластине.
Когда кнопка 16 включения/выключения находится в положении «выключено», клапан 28 регулятора удерживается пружиной клапана в закрытом положении, блокируя поток газа (см. ФИГ. 5). Когда кнопка 16 включения/выключения находится в положении «включено», пружина 29 регулятора нажимает на упор плунжера и плунжер, который прикладывает силу противодействия, открывающую клапан 28 регулятора (см. ФИГ. 5).
Перемещение кнопки 16 включения/выключения во включенное положение опускает рычаг 33, который освобождает упор 34 плунжера, который поджимает вниз плунжер 36 посредством пружины 29 регулятора. Пружина 29 регулятора прикладывает давление на упор плунжера, который, в свою очередь, давит на плунжер, который, в свою очередь, открывает клапан 28 регулятора против усилия пружины клапана. Таким образом, пружина регулятора стремится воздействовать на плунжер, чтобы открыть клапан регулятора.
Упор 34 плунжера и плунжер 36 контактируют через центральное отверстие в гибкой диафрагме 30. Нижняя поверхность диафрагмы регулятора обращена в сторону вытекающего из открытого клапана регулятора газа и находится с ним в контакте. Когда газ выходит из клапана регулятора, он проходит в камеру с регулируемым давлением, частично образованную нижней поверхностью диафрагмы регулятора. Область контакта между диафрагмой и плунжером обеспечивает газонепроницаемое уплотнение, так что газ не просачивается между ними, а удерживается, оказывая давление на нижнюю поверхность диафрагмы. Поскольку давление в камере с регулируемым давлением повышается, оно давит на диафрагму против усилия, приложенного пружиной регулятора, позволяя пружине клапана закрыть клапан регулятора.
При работе между пружиной регулятора, прижимающей диафрагму и плунжер вниз и поджимающей клапан регулятора в открытое положение, и газом, оказывающим давление на другую сторону диафрагмы в противоположном направлении, поддерживается равновесие, что приводит к поджатию клапана регулятора в закрытое положение. Когда эти силы уравновешены, давление газа в камере с регулируемым давлением поддерживается на постоянном уровне, и, таким образом, управление расходом газа через газовую трубку в горелку выполняется без затрат, сложностей и неудобств, связанных с управляемыми пользователем устройствами регулирования расхода. Пользователю достаточно просто повернуть кнопку включения/выключения в положение «включено» и надлежащее давление газа и расход поддерживаются автоматически.
Управление давлением обеспечивает управление расходом газа в горелке, обеспечивая управление количеством тепла, переносимого на подушку и прокладку. Такая регулировка тепла регулирует температуру прокладки, и благодаря этому рассеяние испаряемого вещества на прокладке происходит управляемым образом.
Когда кнопка 16 включения/выключения возвращается в положение «выключено», упор 34 плунжера поднимается рычагом 33, который поднимает плунжер регулятора с клапана управления расходом. Тогда пружина клапана управления расходом, которая не испытывает противодействия, закрывает клапан 28 регулятора, блокируя поток газа и гася горелку.
Поджиг газа предпочтительно осуществляется при помощи пьезоэлектрического воспламенителя, и сгорание проходит в огнезащитной камере. Одна сторона схемы поджига представляет собой трубку горелки, а другая сторона - провод, расположенный вблизи трубки, так что при включении пьезоэлектрического переключателя между ними проскакивает искра. Если через газовую трубку в горелку проходит газ, газ загорается и начинается нагрев горелки и прокладки.
В альтернативных вариантах осуществления топливо может сжигаться при каталитическом (беспламенном) сгорании над платиновым катализатором на керамической подложке. Конструкция и использование каталитических нагревателей на газообразном топливе хорошо известны в данной области техники.
После установления горения пламя становится невидимым, но в предпочтительных вариантах осуществления пользователь может убедиться в нормальной работе, наблюдая светящийся провод поджига или свечение нагревательного индикаторного устройства через отверстие, предусмотренное в корпусе АУОН для такого просмотра. В качестве альтернативы, на правильную работу может указывать светодиодный индикатор, питаемый термоэлектрическим генератором (элементом Пельтье).
На ФИГ. 3 показан вид в перспективе вышеописанных компонентов с частичным вырезом, показывающий взаимосвязь между рычагом 33, показанным в конфигурации «включено», упором 34 плунжера, который отпущен рычагом и давит вниз на диафрагму 30 и плунжер 36, и клапаном 28 регулятора, находящимся под давлением плунжера. На ФИГ. 3 также показана дополнительная гибкая трубка 40, которая направляет газ из газовой трубки 25 к горелке 26.
Подходящими альтернативами являются газовые каналы, сформованные в корпусе 41 устройства или образованные в нем, как показано на ФИГ. 4.
На ФИГ. 4 показан путь, используемый газообразным топливом при его прохождении из баллона в камеру сгорания, когда переключатель, регулятор и компоненты клапана находятся в положении «включено». Газ выходит из клапана 28 регулятора и проходит вокруг плунжера 36 вверх к газовой трубке 25, а оттуда к горелке 26.
На ФИГ. 5 показаны компоненты регулятора в положении «выключено». В данной конфигурации рычаг 33 удерживает упор 34 плунжера, который поднимает плунжер с клапана управления расходом. Пружина 50 клапана, не встречая противодействия, поднимает штырь 51 клапана, закрывая клапан управления расходом посредством плотного прижатия фланца 52 штыря к шайбе 53.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления описан и представлен на чертежах для предоставления ясной иллюстрации принципов изобретения и его практического применения, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники выполнить и использовать изобретение в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, которые могут быть пригодны для конкретного использования.