АЭРОЗОЛЬНЫЙ КЛАПАН
AEROSOL VALVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к аэрозольному клапану новой конструкции, предназначенному для контейнера со сжатой текучей средой, а более конкретно к областям применения однокомпонентного пенополиуретана.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Общеизвестно, что сжатые текучие среды, используемые в разнообразных областях применения, хранятся в контейнерах (банках или баллонах). Как правило, текучие среды распределяют из контейнера с помощью встроенного в его стакан клапана.
Хорошо известно о применении распыляемых пен как в промышленных областях, так и непрофессионалами. По существу контейнеры с распыляемой пеной могут подвергаться достаточно экстремальным условиям с точки зрения температуры и давления.
Под действием таких экстремальных условий давление в контейнере может повыситься и клапан может отсоединиться от контейнера, что создает потенциальную угрозу безопасности.
Во избежание вышеуказанного применяют определенные меры безопасности, например создание предохранительного клапана или выполнение в контейнере «разрывных» элементов. Однако применение предохранительных клапанов является дорогостоящим, тогда как создание в контейнере ослабленных «разрывных» элементов не подходит для контейнеров, используемых на строительных объектах, поскольку характер использования таких контейнеров может вызвать непроизвольный взрыв контейнера.
Тем не менее для обеспечения предотвращения отсоединения клапана от контейнера вследствие избыточного давления поверх стакана контейнера может быть сформован элемент уплотняющей прокладки. Однако формование второго компонента поверх первого представляет собой дорогостоящую и неэффективную процедуру.
Было установлено, что новый клапан, выполненный в соответствии с данным изобретением, устраняет вышеуказанные недостатки.
Предложенный клапан представляет собой клапан для контейнера, содержащий прокладку, ограничивающую проход, который имеет впускной и выпускной концы, шток, установленный с возможностью скольжения в указанном проходе, причем уплотняющая прокладка содержит первую часть, выполненную у впускного конца, и вторую часть, выполненную у выпускного конца, и отличающийся тем, что твердость указанной первой части выше, чем твердость второй части.
Кроме того, было установлено, что указанный клапан является достаточно эластичным и в то же время влагоустойчивым, что предотвращает его залипание и закупоривание.
Применение в клапане для контейнера пластмассовой уплотняющей прокладки из двух частей было описано ранее в европейском патентном документе №1606195. В изобретении описан клапан, содержащий прокладку, по меньшей мере одна часть которой изготовлена из нетермопластичной резины, а другая часть изготовлена из термопластичного материала. Несмотря на применение термопластичного материала для обеспечения гидрофобных свойств и предотвращения диффузии/абсорбции влаги окружающей среды в контейнер через клапан, термопластичные материалы проявляют другие недостатки, такие как «ползучесть» - общеизвестное свойство, присущее термопластичным резинам. Такая ползучесть предполагает деформацию материалов и вызывает отсоединение прокладки от стакана при воздействии избыточного давления на контейнер.
С учетом вышесказанного в данном изобретении предложен клапан для контейнера, распределяющего сжатую текучую среду, и сборочный узел, применяемый для выпуска сжатых текучих сред и имеющий низкие характеристики ползучести и надлежащую упругость, при этом исключается выполнение операции внедрения или формования, а также устраняется необходимость использования пружины.
Кроме того, предложен клапан для контейнера, распределяющего сжатые текучие среды, который обладает влагоотталкивающими свойствами и, таким образом, препятствует диффузии и/или абсорбции воды, вызывающей залипание и закупоривание клапана.
В документации известного уровня техники не имеется информации о клапане, выполненном в соответствии с данным изобретением, и ничего не говорится о полученных на данный момент преимуществах, связанных с использованием указанного клапана.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к клапану для контейнера, содержащему:
- прокладку, ограничивающую проход, который имеет впускной и выпускной концы,
- шток, установленный с возможностью скольжения в указанном проходе,
причем указанная прокладка содержит первую часть, выполненную у впускного конца, и вторую часть, выполненную у выпускного конца, отличающемуся тем, что твердость указанной первой части выше, чем твердость второй части.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к клапану для контейнера, содержащему:
- прокладку, ограничивающую проход, который имеет впускной и выпускной концы,
- шток, установленный с возможностью скольжения в указанном проходе,
причем указанная прокладка содержит первую часть, выполненную у впускного конца, и вторую часть, выполненную у выпускного конца, отличающемуся тем, что твердость указанной первой части выше, чем твердость второй части.
Преимущество предложенного клапана состоит в том, что при установке в стакан контейнера первая (твердая) часть расположена в контейнере и препятствует отсоединению клапана от стакана при возникновении в контейнере избыточного давления.
Другое преимущество данного изобретения заключается в том, что клапан может быть собран отдельно от контейнера, так как для крепления клапана к стакану контейнера не требуется выполнения формования второго компонента поверх первого, в результате чего упрощается процесс изготовления и снижаются производственные издержки.
Указанная первая часть контейнера предпочтительно изготовлена из материала, твердость которого составляет по меньшей мере D25 по шкале Шора, более предпочтительно лежит между D25 и D90, а еще более предпочтительно составляет D30.
Первая часть прокладки предпочтительно изготовлена из гидрофобного термопластичного материала. Преимущество указанного материала состоит в том, что полимочевина, образованная в результате реакции полиуретана с водой окружающей среды, попавшей в контейнер, не налипает на первую часть. Следовательно, в течение всего срока службы контейнера может сохраняться надлежащая герметизация клапана с помощью штока.
По вышеупомянутой причине шток также предпочтительно изготовлен из гидрофобного материала, предпочтительно из гидрофобного термопластичного материала.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 схематически изображает предложенный клапан для контейнера, распределяющего сжатую текучую среду,
фиг.2 схематически изображает первую часть прокладки, имеющую отходящую радиально в наружном направлении уплотнительную кромку,
фиг.3 схематически изображает первую и вторую дискообразные секции эластичной кромки, выполненной на штоке,
фиг.4 схематически изображает шток, находящийся в герметичном уплотнении с первой и второй частями прокладки,
фиг.5 схематически изображает три уплотнительные кромки, направленные внутрь и обеспечивающие плотную посадку второй части прокладки на штоке,
фиг.6 схематически изображает шток,
фиг.7 схематически изображает плотную посадку штока в седле клапана конического переходника,
фиг.8 схематически изображает пенный аппликатор, установленный на клапане,
фиг.9 схематически изображает пенный аппликатор, установленный на клапане,
фиг.10 схематически изображает многотрубчатую конструкцию пенного аппликатора,
фиг.11 схематически изображает другой вариант выполнения пенного аппликатора,
фиг.12 схематически изображает трубку с частью в виде гармошки,
фиг.13 схематически изображает многофункциональное соединительное кольцо,
фиг.14 схематически изображает многофункциональное соединительное кольцо,
фиг.15 схематически изображает другой вариант выполнения пенного аппликатора,
фиг.16 схематически изображает другой вариант выполнения пенного аппликатора,
фиг.17 схематически изображает клапан, содержащий пружину,
фиг.18 схематически изображает другой вариант выполнения клапана, в котором клапан содержит кожух для установки погружной трубки.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
На фиг.1 в соответствии сданным изобретением изображен клапан 1 для контейнера, распределяющего сжатую текучую среду, содержащий прокладку 2, ограничивающую проход 3, который имеет впускной конец 4 и выпускной конец 5, шток 6, расположенный с возможностью скольжения в указанном проходе 3, причем указанная прокладка 2 содержит первую часть 7, выполненную у впускного конца 4, и вторую часть 8, выполненную у выпускного конца 5, и отличающийся тем, что твердость указанной первой части 7 выше, чем твердость второй части 8.
Клапан 1 выполнен с обеспечением установки в горловине стакана 9 контейнера для регулирования выпуска текучей среды из указанного контейнера.
Первая часть 7 выполнена в форме кольца, в центре которого ограничен впускной конец 4 прохода 3. Внешний диаметр первой части 7 больше внутреннего диаметра горловины стакана 9 контейнера. Первая часть 7 предпочтительно имеет уплотнительную кромку 10, проходящую радиально в наружном направлении и имеющую в данном случае надрезы 11, такие как показанные на фиг.2. Как изображено на фиг.3 и более подробно на фиг.4, внутренняя стенка первой части 7 имеет плечевой участок 12, который придает коническую форму выпускному концу 4 первой части 7 прокладки 2.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения первая часть 7 выполнена из материала, твердость которого составляет по меньшей мере D25 по шкале Шора. Предпочтительно твердость первой части 7 лежит в диапазоне от D25 до D90, а более предпочтительно составляет D30.
В Международном стандарте EN ISO регламентирован способ определения твердости пластмасс и эбонита на вдавливание, выполняемый с помощью дюрометров (измеряющих твердость по Шору) двух типов: тип А используют для более мягких материалов, а тип D - для более твердых материалов.
Кроме того, значения модуля упругости (Юнга) для материалов, используемых при изготовлении первой части 7, предпочтительно лежат в диапазоне от 750 МПа до 7000 МПа. В предпочтительном варианте выполнения первая часть 7 изготовлена из термопластичного материала, такого как полипропилен или полиэтилен. Оба этих материала могут быть упрочнены с помощью армирующих добавок, например стекловолокна.
Вторая часть 8 предпочтительно имеет кольцевой участок, ограничивающий часть указанного прохода 3, и отходящий от него участок, стенки которого имеют коническую форму и ограничивают выпускной конец 5 прохода 3. Указанный участок с коническими стенками предпочтительно имеет кольцеобразный выступ 40, выполненный на расстоянии от кольцевого участка. В данном варианте выполнения кольцевой участок второй части 8 прокладки 2 присоединен к первой части 7 прокладки 2. Вторая часть 8 предпочтительно имеет по меньшей мере одну, а в данном примере три уплотнительные кромки 13, направленные внутрь и более подробно изображенные на фиг.5.
В соответствии с данным изобретением твердость первой части 7 выше, чем твердость второй части 8 прокладки 2. Вторая часть 8 предпочтительно выполнена из материала, твердость которого лежит в диапазоне от А35 до А90 по шкале Шора, более предпочтительно от А70 до А85, еще более предпочтительно составляет А77. Вторая часть 8 может быть изготовлена, например, из термопластичного эластомера, такого как сополимер бутадиена и стирола, сополимер стирола и бутилена, силиконовый каучук, изопропиловый эфир (производители Kraton, Shell), хлорированный полиэтилен (производители Tyrin, Dupont de Nemours), эпихлоргидриновые гомополимеры или сополимеры, этиленпропилен (производители Nordel, Dupont de Nemours), фторэластомеры (производители Viton, Dupont de Nemours), плавкая резина алкрин (интерполимерный комплекс на основе хлорированного олефина), Сантопрен, Вегапрен, Геоласт, Термоласт и Трефсин (производители Advanced Elastomer Services (EXXON)).
Как изображено на фиг.6, шток 6 содержит дискообразное основание и отходящий от него конический выступ, ограничивающий распределительный канал 14, впуск 14а которого граничит с указанным дискообразным основанием, а выпускной конец 14b расположен у дистального конца выступа. Впуск 14а ограничен отверстиями в коническом выступе, граничащем с дискообразным основанием. Шток 6 предпочтительно содержит первую и вторую дискообразные секции 15, 16 эластичной кромки, причем обе они выполнены на внешней периферии дискообразного основания. Диаметр первой дискообразной секции 15 предпочтительно больше диаметра второй секции 16. Кроме того, шток 6 имеет круговую уплотнительную кромку 17, расположенную вблизи дистального конца, и по меньшей мере одну, а в данном примере три дискообразные секции 18 эластичной кромки, которые изображены на фиг.7а и фиг.7b. Предпочтительно шток 6 изготовлен из гидрофобного термопластичного материала, такого как полипропилен или полиэтилен. Оба эти материала могут быть упрочнены с помощью армирующих добавок, например стекловолокна.
В собранном состоянии шток 6 вставлен в проход 3 прокладки 2, в результате чего прокладка 2 оказывается зажата между круговой уплотнительной кромкой 17, расположенной у выпускного конца 5, и дискообразным основанием, расположенным у впускного конца 4 прохода 3. Таким образом, шток 6 находится в плотном контакте с внутренними стенками прохода 3, причем с одной стороны указанное уплотнение обеспечено первой и второй дискообразными секциями 15, 16 эластичной кромки, которые упираются в конический плечевой участок 12 первой части 7 прокладки 2, а с другой стороны - кольцеобразным выступом 40, упирающимся в конический выступ штока 6. Следует отметить, что в собранном состоянии отверстия, ограничивающие впуск 14а распределительного канала 14, расположены напротив первой части 7 прокладки и по меньшей мере на некотором расстоянии от второй части 8 прокладки.
Как показано на фиг.1, клапан предназначен для вставки в горловину стакана 9 контейнера, в результате чего участок внутренней стенки указанной горловины оказывается неподвижно зажат между кольцевым участком и кольцеобразным выступом 40 второй части 8 прокладки 2, что обеспечивает наличие первого уплотнения. Понятно, что первая часть 8 прокладки 2 расположена в контейнере. Кроме того, следует отметить, что внешний диаметр второй части 8 прокладки предпочтительно больше внутреннего диаметра горловины стакана, что способствует предотвращению случайного отсоединения клапана 1 от стакана 9.
Поскольку вторая часть 8 прокладки 2 выполнена из эластичного материала, то между стаканом 9 и прокладкой 2 может быть обеспечено надлежащее уплотнение. Кроме того, дополнительное уплотнение достигается благодаря прилеганию отходящей радиально в наружном направлении уплотнительной кромки 9 первой части 7 прокладки к стакану 9 контейнера.
В процессе эксплуатации шток 6 может скользить между открытым и закрытым положениями клапана 1. В неподвижном состоянии клапан 1 закрыт благодаря упругости конического выступа, прижимающего дискообразную часть штока 6 к плечевому участку 12 внутренней стенки первой части 7 прокладки. Для открытия клапана 1 шток 6 проталкивают по направлению к контейнеру, в результате чего впуск 14а распределительного прохода 3 сообщается с внутренним пространством контейнера. Как только давление на шток 6 сбрасывается, он снова приводится в закрытое положение вследствие упругости второй части 8 прокладки 2 и давления внутри контейнера. Поскольку как в закрытом, так и в открытом положениях клапана 1 отверстия, выполненные на впуске 14а распределительного прохода 3, расположены на расстоянии от второй части 8 прокладки, то текучая среда, находящаяся в контейнере, не соприкасается со второй частью 8 прокладки, в результате чего исключается прилипание материала к внутренней поверхности прокладки 2 и, следовательно, предотвращается блокировка функции клапана. Кроме того, контакту между второй частью 8 прокладки и текучей средой, находящейся в контейнере, препятствует уплотнительная кромка 10, упругость которой может регулироваться путем выполнения надрезов.
На фиг.8 изображен пенный аппликатор 20, предназначенный для откидывания вручную и показанный более подробно на фиг.9. Пенный аппликатор 20 содержит седло 19 клапана конического переходника, посаженное на шток 6 с помощью трех дискообразных секций 18 эластичной кромки. Кроме того, пенный аппликатор 20 содержит дополнительное уплотнение 21, обеспечивающее плотное прилегание седла 19 клапана конического переходника ко второй части 8 прокладки 2.
Пенный аппликатор 20 имеет откидную конструкцию, содержащую корпус 22, рычаг 23, неподвижную точку 24 опрокидывания и гибкую цилиндрическую гофрированную часть 25, проходящую вокруг распределительного канала 14 штока 6. Как показано на фиг.10, пенный аппликатор 20 дополнительно содержит многотрубчатую конструкцию 26, предназначенную для установки трубок разного диаметра 27, 30 внутри или снаружи на один и тот же пенный аппликатор 20. Кроме того, как изображено на фиг.11, охватываемый/охватывающий элемент 29, запирающий многотрубчатую конструкцию, может быть неподвижно закреплен на аппликаторе 20 для обеспечения запирания изогнутой трубки 30 или может разламываться в зоне 31 ослабления для установки спереди на трубку без ее изгибания. Трубка 30 может содержать часть 32 в виде гармошки, изображенную на фиг.12.
В предпочтительном варианте выполнения пенный аппликатор 20 содержит механизм навинчивания, который изображен на фиг.8 и фиг.9. На фиг.13 изображено многофункциональное термопластичное соединительное кольцо 33, показанное более подробно на фиг.14. Многофункциональное термопластичное соединительное кольцо 33 имеет внешнюю резьбу 34 и внутреннюю резьбу 35. Кроме того, указанное кольцо содержит крышку 36, служащую для защиты и предохранения штока.
Неопреновая резина, используемая в прокладках известного уровня техники, заменена на прокладку 2, содержащую комбинацию первой части 7, выполненной из гидрофобного термопластичного материала, твердость которого составляет D30 по шкале Шора, и более мягкой второй части 8, выполненной из термопластичного материала с твердостью А77 по шкале Шора. Сочетание этих термопластичных материалов различной твердости гарантирует слипание первой части 7 и второй части 8 на поверхности контакта. Таким образом, отпадает необходимость проведения такой дополнительной технологической операции, как лазерная сварка или литьевое формование, для соединения двух частей друг с другом.
При внедрении прокладки 2, содержащей первую часть 7, твердость которой составляет D30 по шкале Шора и которая прилегает ко второй части 8, обладающей меньшей твердостью по сравнению с первой частью 7, исключается дорогостоящий и неэффективный технологический этап формования части прокладки поверх стакана контейнера. Кроме того, поскольку для обеспечения прикрепления клапана 1 к стакану 9 контейнера не требуется дополнительного формования одного компонента поверх другого, клапан 1 может быть собран отдельно от контейнера, что упрощает производство и сокращает производственные издержки.
Помимо прочего клапан должен быть влагонепроницаемым. По этой причине первая часть 7 прокладки 2 изготовлена из гидрофобного термопластичного материала. Поскольку химические компоненты, присутствующие в контейнере, чувствительны к влажности и вступают в реакцию с влагой и/или газом, в результате чего образуется конечный полимер, следует принять во внимание, что необходимо исключить любой контакт с влагой окружающей среды для обеспечения предотвращения образования конечного полимера в банке или баллоне. Влага диффундирует через клапанное устройство, а более конкретно, в случае отклоняемых клапанов, через резиновую прокладку.
Конечный полимер, образованный в результате диффузии/абсорбции влаги в банку или баллон, прилипает к прокладке и/или штоку. После образования первого слоя полиуретана на поверхности прокладки внутри банки или баллона уплотняющие свойства клапана ухудшаются, и он становится подвержен закупориванию и/или протеканию.
Плотная посадка штока 6 в седле 19 клапана конического переходника пенного аппликатора 20 обеспечивается тремя дискообразными секциями 18 эластичной кромки, выполненной на шейке штока 6.
В предпочтительном варианте выполнения данного изобретения предусмотрено многофункциональное термопластичное соединительное кольцо 33, служащее в качестве промежуточного соединительного элемента, облегчающего монтаж на пенном аппликаторе 20. Наличие внутренней резьбы 35 гарантирует легкость внутренней установки соединительного кольца 33 на клапане 1. Наличие внешней резьбы 34 гарантирует легкость внешней установки пенного аппликатора 20 на соединительном кольце 33. Кроме того, крышка 36, служащая для защиты и предохранения штока, препятствует диффузии/абсорбции влаги в клапан 1 после установки многофункционального термопластичного соединительного кольца 33 на клапане 1.
Пенный аппликатор 20 установлен на соединительном кольце 33 с помощью механизма навинчивания, как показано на фиг.7 и фиг.8. При надавливании на рычаг 23 откидной конструкции пенного аппликатора 20 гибкая цилиндрическая гофрированная часть 25, проходящая вокруг штока 6, давит на неподвижную точку 24 опрокидывания. Шток 6 переходит из закрытого положения в открытое, и пена распределяется от впуска 14а к выпуску 14b распределительного канала 14 штока 6. Пенный аппликатор 20 дополнительно содержит многотрубчатую конструкцию 26, предназначенную для установки трубок разного диаметра 27, 30 внутри или снаружи на один и тот же пенный аппликатор 20. Охватываемый/охватывающий элемент 29, запирающий многотрубчатую конструкцию, может быть неподвижно закреплен на аппликаторе для обеспечения запирания изогнутой трубки 30. Трубка 30 может содержать часть 32 в виде гармошки.
В другом варианте выполнения изобретения охватываемый/охватывающий элемент 29, запирающий многотрубчатую конструкцию, разламывается в зоне 31 ослабления для установки спереди на трубку без ее изгибания.
В еще одном варианте выполнения изобретения пенный аппликатор 20 содержит зажимной механизм, установленный на стакане 9 контейнера и обеспечивающий закрепление на нем аппликатора 20. Указанный механизм изображен на фиг.15 и более подробно на фиг.16.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения предложенный аэрозольный клапан 1 может использоваться в качестве откидного или «пистолетного» (смещаемого в вертикальном направлении) клапана.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения и как показано на фиг.17, предложенный аэрозольный клапан 1 может содержать пружинный механизм 37, установленный на первой части 7 прокладки 2 и способствующий закрытию клапана при наполнении.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения клапан может быть модифицирован для распыления в вертикальном положении (вместо перевернутого вверх дном) при помощи кожуха 38 с погружной трубкой 39, установленного на основание прокладки 2 и изображенного на фиг.18.
Предполагается, что, имея в наличии представленный клапан и в свете изложенного выше описания, специалисты в данной области техники смогут предложить другое устройство и/или контейнеры, содержащие предложенный клапан. Таким образом, следует понимать, что все такие устройства и/или контейнеры находятся в рамках объема изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения.
Специалистам в данной области техники также должно быть понятно, что описанные выше варианты выполнения данного изобретения являются исключительно иллюстративными и не ограничивают объем изобретения. Также могут рассматриваться другие варианты выполнения и области применения.