НОРМАЛЬНО ЗАКРЫТОЕ ОТКРЫВАЕМОЕ УКУПОРОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
NORMALLY-CLOSED OPENABLE SEALER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к обратимому укупориванию открытой горловины в контейнерах типа баков и емкостей и, в частности, к способу выполнения нормально закрытых систем и устройств укупоривания отверстий, выполненных в опоре, для закрытия таких горловин.
Определения
Текучая среда представляет собой газ или жидкость и включает в себя порошковый или гранулированный материал, который может выходить из контейнера через его горловину.
Контейнер представляет собой приемник, емкость или резервуар любого вида, вмещающий текучую среду.
Уровень техники
Емкости типа контейнеров для текучих сред обычно включают в себя горловину, к которой посредством резьб, байонетных замков, сил трения и т.п., как правило, с возможностью отсоединения прикреплена крышка. Многие такие крышки снабжены входным отверстием для заполнения контейнеров соответствующим содержимым или извлечения этого содержимого из контейнеров, к которому могут быть прикреплены разного рода приспособления для предотвращения утечек, пробка и т.п. средства. Как правило, такие пробки и т.п. средства крепятся к горловине контейнера с возможностью отсоединения посредством резьб или других известных средств. При этом пробки или вентили обычной конструкции, как правило, выступают из кожуха контейнера наружу и могут ломаться, в частности в процессе хранения или транспортировки. Для решения этой проблемы целесообразным представляется разработка способа предотвращения утечек содержимого из контейнеров, позволяющего избежать поломки пробки или другого закрывающего средства. Одно решение проблемы, позволяющее предотвратить такую поломку, заключается в снятии пробки с горловины контейнера при его транспортировке или хранении и замене этой пробки задвижкой или другим соответствующим средством и в повторной установке пробки на контейнере в случае необходимости. Недостатком этой последовательности действий являются трудоемкость и возможность утечек. Решению этой проблемы посвящен ряд патентов, но ниже ссылки делаются на два патента, имеющих отношение к предлагаемому решению.
В патенте США 6805266 на имя Doron Av и др., описывается нормально открытое укупорочное устройство, представляющее собой заслонку, шарнирно закрепленную с внутренней стороны контейнера, предназначенную для закрытия горловины контейнера под действием давления жидкости при наклоне контейнера. Открытие заслонки обеспечивается в результате нажатия на подпружиненный штифт, выступающий из контейнера наружу.
В патенте США 2305196 на имя Schlabauch Lewis и др., описывается подпружиненный нормально закрытый полушаровой клапан, установленный с внутренней стороны бочки и поддерживаемый соответствующей конструкцией, открытие которой обеспечивается в результате нажатия специальной штангой.
Предлагаемые устройства в патентах США 2305196 и 6805266 являются довольно сложными, содержат большое количество деталей и, следовательно, являются дорогими в сборке.
Поэтому целесообразным является создание нормально закрытого укупорочного устройства горловины для контейнера, простого и надежного, а также дешевого в выполнении и сборке, недорогого по цене и несложного в эксплуатации.
Целесообразным также является создание простого и недорогого укупорочного устройства контейнера для закрытия горловины контейнера с возможностью открытия, не ломающегося в процессе манипулирования и использования контейнера. Предпочтительно укупорочное устройство контейнера должно быть предназначено для автономного применения или в комбинации с другими закрывающими средствами, такими как, например, пробки, вентили или задвижки.
Раскрытие изобретения
Существует проблема, связанная с возможностью случайной или непреднамеренной утечки содержимого при открывании контейнера с текучей средой, например промышленного контейнера с опасным грузом. После открывания контейнер, как правило, соединяют со специальным приспособлением, обеспечивающим возможность управляемого извлечения содержимого.
Решение этой проблемы заключается в обеспечения соединения контейнера с нормально закрытым открываемым укупорочным устройством, позволяющим предотвратить случайную утечку содержимого. Практическим решением может служить укупорочное устройство с цельным неразъемным элементом, включающим в себя крышку, подпружиненную в направлении горловины. Укупорочное устройство может быть соединено с опорой, прикрепленной к контейнеру. В целях безопасности и для обеспечения контроля за процессом извлечения текучей среды укупорочное устройство соединяют со средством регулирования потока текучей среды, например с вентилем. При этом вводится вентиль, обеспечивающий открытие нормально закрытого укупорочного устройства и позволяющий осуществлять безопасное извлечение содержимого из контейнера.
Задачей настоящего изобретения является создание простого и недорогого способа выполнения узла или системы, имеющей нормально закрытое укупорочное устройство горловины для контейнера с текучей средой с возможностью открывания, причем укупорочное устройство не должно ломаться в процессе манипулирования и использования контейнера. Укупорочное устройство горловины предназначено для автономного применения или в комбинации с другими средствами регулирования потока текучей среды типа вентилей, пробок или задвижек.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание способа выполнения нормально закрытого открываемого укупорочного устройства, функционально соединенного с контейнером, имеющим внешнюю поверхность и внутреннее пространство. Контейнер имеет стенки для удерживания текучей среды во внутреннем пространстве и, по меньшей мере, одну горловину, входящую в стенку контейнера. Опора герметично соединена с горловиной контейнера и включает в себя отверстие, обеспечивающее сообщение по текучей среде от внешней поверхности к внутреннему пространству контейнера и наоборот. Способ включает этапы, на которых снабжают опору средством крепления опоры, жестко соединенным с ней, и элементом, выполненным в виде детали из материала, предназначенной для соединения со средством крепления опоры в конфигурации, обеспечивающей, по меньшей мере, одну степень свободы перемещения. Элемент содержит:
крышку, расположенную на свободном концевом участке элемента и выполненную с возможностью закрытия отверстия в нормально закрытом и герметичном положении,
средство крепления крышки для соединения крышки со средством крепления опоры,
гибкое и упругое средство приложения усилия, выполненное с возможностью поджатия нормально закрытой крышки к отверстию и его герметизации, и
направляющую крышки, крышки управляемого ориентирующего и направляющего перемещения элемента и крышки для закрытия на отверстии.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание способа соединения опоры с горловиной разъемным или неподвижным соединением, который, однако, допускает выполнение опоры за одно целое с контейнером.
Еще одной дополнительной задачей настоящего изобретения является создание способа увеличения герметизации посредством обеспечения уплотнения, соединенного с крышкой и/или опорой, в соответствующем положении для улучшения герметизации отверстия. Кроме того, уплотнение может быть соответствующим образом расположено на опоре для увеличения герметичного соединения между опорой и контейнером.
Еще одной дополнительной задачей настоящего изобретения является создание способа, в котором средство крепления крышки, направляющая крышки и средство крепления опоры выполнены с возможностью работы во взаимосвязи для управления, ориентирования и направления крышки на отверстие и нормального закрытия и герметизации отверстия. Кроме того, по меньшей мере, один участок элемента выполнен гибким и упругим, и элемент также выполнен гибким и упругим и имеет свободный конец и закрепленный конец, выполненный в виде средства крепления крышки и средства приложения усилия, которое может быть подвергнуто предварительному напряжению. Кроме того, закрепленный конец элемента может быть выполнен в виде направляющей крышки.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором крышка является интегральной частью элемента или отдельной частью, жестко соединенной с ним, и крышка имеет увеличивающий жесткость согнутый ободок крышки.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором опора соединена с внутренней поверхностью или внешней поверхностью контейнера и в котором крышка является нормально закрытой, но открываемой при поджатии для отклонения посредством приложения заданного усилия, направленного от внешней поверхности к внутренней поверхности контейнера.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором, по меньшей мере, на части устройства имеется чистовая обработка поверхности или покрытие и в котором, по меньшей мере, на крышке имеется чистовая обработка поверхности или покрытие, работающая в качестве уплотнения.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором элемент имеет, по меньшей мере, один выступ для увеличения ориентирующего управления и направления крышки для закрытия на отверстии, и, по меньшей мере, один выступ предназначен для увеличения соединения с опорой.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором укупорочное устройство включает в себя, по меньшей мере, один магнит, работающий во взаимосвязи с ферромагнитным материалом или с магнитным материалом для приложения дополнительного принудительного притягивающего усилия, поджимающего крышку близко на отверстие, и в котором, по меньшей мере, один магнит, расположен на опоре или крышке. Также крышка может иметь вогнутый участок, ориентированный к отверстию для увеличения жесткости и самовыравнивания крышки на отверстии и герметичного укупоривания отверстия.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором укупорочное устройство выполнено с возможностью соединения со съемным средством регулирования потока текучей среды и также выполнено с возможностью приема в него съемной герметизирующей пробки, выполненной с возможностью обратимого извлечения, оставаться соединенной с опорой.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором крышка и гибкий элемент выполнены в виде двух отдельных частей, соединенных друг с другом с образованием одного единого элемента, и в котором средство крепления опоры расположено внутри контейнера и соединено с контейнером фланцем, расположенным снаружи него.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором средство крепления крышки элемента соединено непосредственно с контейнером, работающим в качестве опоры.
Еще одной дополнительной задачей изобретения является создание способа, в котором отклонение элемента вызывает возникновение упругих усилий в средстве приложения усилия, тем самым поджимая крышку для закрытия на отверстии. Элемент выполнен гибким и упругим и имеет свободный конец и закрепленный конец, средство приложения усилия выполнено в виде спирали, образованной на закрепленном конце элемента, и предварительное напряжение средства приложения усилия поджимает крышку для закрытия на отверстии. Кроме того, элемент поджимают для выравнивания на отверстии и его закрытия посредством перемещения, выбранного из группы, состоящей из: поступательного перемещения, поворота вокруг поперечной, вертикальной или продольной оси или их комбинации.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа, в котором стенка контейнера работает в качестве опоры, а горловина контейнера работает в качестве отверстия. В альтернативном варианте опора соединена со стенкой контейнера, а горловина контейнера работает в качестве отверстия.
И наконец, еще одной дополнительной задачей изобретения является создание узла или устройства для поддержания отверстия нормально закрытым в соответствии с любым из этапов вышеописанного способа.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится описание неограничивающих примеров осуществления изобретения, сопровождаемое ссылками на чертежи. Как обычно, чертежи представлены без соблюдения масштаба, и все размеры являются примерными и не обязательно ограничительными. Одинаковые конструкции, элементы или детали, представленные на более чем одной чертеже, предпочтительно обозначены одними и теми же или подобными ссылочными позициями на всех чертежах, на которых они представлены и на которых:
Фиг.1 представляет собой принципиальную блок-схему укупорочного устройства,
Фиг.2 и 3 представляют собой первый вариант осуществления укупорочного устройства,
Фиг.4, 5, 5а представляют собой второй вариант осуществления укупорочного устройства,
Фиг.6 и 7 представляют собой третий вариант осуществления укупорочного устройства,
Фиг.8 и 8.1 представляют собой крышку с углублением,
Фиг.9 и 10 представляют собой четвертый вариант осуществления укупорочного устройства,
Фиг.10а-10с представляют собой пятый вариант осуществления укупорочного устройства,
Фиг.11 представляет собой другой пример осуществления, и
Фиг.12 представляют собой более подробную блок-схему укупорочного устройства.
Варианты осуществления изобретения
На фиг.1 представлена принципиальная блок-схема контейнера 10, имеющего горловину 11, с которой герметично соединено укупорочное устройство 20. Опора 40 в форме втулки, показанная в виде перевернутой заглавной буквы U и выполненная с отверстием 12, образует с горловиной 11 герметичное соединение.
Укупорочное устройство 20 имеет элемент 30, который в нормальном положении герметично закрывает отверстие 12. Элемент 30, соединенный с опорой 40 по существу консольным образом, может отклоняться и проходить в продольном направлении и заканчивается крышкой 32, обеспечивающей принудительное закрытие отверстия 12.
Опора 40 имеет средство 42 крепления опоры, соединенное со средством 34 крепления крышки с образованием консольного соединения элемента 30, несущего на себе крышку 32. За счет соединения средства 34 крепления крышки со средством 42 крепления опоры консольным образом элемент 30 имеет возможность упругого и гибкого отклонения вокруг средства 42.
С опорой 40 соединено также средство 36 приложения усилия, предназначенное для поджатия крышки 32, расположенной на свободном конце элемента 30, к отверстию 12. Таким образом, средство 36 приложения усилия обеспечивает закрытие и герметизацию отверстия 12 нормально закрытой крышкой 32.
Кроме того, с опорой 40 соединена направляющая 38 крышки, обеспечивающая управление ориентации консольно закрепленных элемента 30 и крышки 32 в процессе поворота и возможного поступательного движения. Управление перемещением или контроль ориентации в процессе перемещения и крышки 32 и элемента 30 означает управление ориентации крышки при повороте вокруг поперечной, вертикальной и продольной осей длины элемента 30 и ее возможного поступательного движения с целью достижения соответствующего самовыравнивания, обеспечивающего надежное закрытие и герметизацию отверстия 12.
Таким образом, на фиг.1 представлено укупорочное устройство 20, имеющее опору 40 и элемент 30 для герметичного закрытия отверстия 12. Элемент 30 может быть выполнен в виде единой неразъемной детали из материала, соединенной с опорой 40, которая вставляется в горловину контейнера 10. Единый элемент 30 может быть выполнен в виде неразъемной детали из материала, которой придана форма, обеспечивающая возможность работы этой детали в качестве средства 34 крепления крышки, средства 36 приложения усилия и направляющей 38 крышки, а также крышки 32 для герметизации отверстия 12. На фиг.1 укупорочное устройство 20 и элемент 30 разделены на функциональные или логические части, которые не соответствуют физическим частям.
Фиг.2 иллюстрирует приведенный в качестве примера вариант осуществления 1000 принципа, описанного со ссылкой на фиг.1.
Фиг.2 относится к контейнеру 10, не показан, имеющему стенки, например к стандартной бочке для нефтепродуктов, имеющей днище контейнера от периферии, от которой поднимаются боковые стенки контейнера, образующие поперечные стенки контейнера, закрытые верхней частью контейнера, в которые входит горловина 11 контейнера. Для ясности на фиг.2 показаны только верхняя часть контейнера и горловина 11 контейнера.
Контейнер 10, представленный на фиг.2, имеет внешнюю поверхность ЕХ контейнера, отделенную верхней частью 14 контейнера от внутреннего пространства IN контейнера. Очевидно, что стенки контейнера и днище контейнера, не показаны, также отделяют внешнюю поверхность ЕХ от внутреннего пространства IN контейнера 10. Втулка 100, реализующая опору 40, вставлена, например, со стороны внешней поверхности ЕХ внутрь внутреннего пространства IN, в горловину 102, открытую в верхней части 14 контейнера. Втулка 100 может быть расположена с обеспечением герметичного контакта и удерживаться в верхней части 14 контейнера, например, с помощью наружной винтовой резьбы 104, выполненной на втулке и предназначенной для зацепления с ответной внутренней винтовой резьбой 16, выполненной на стенке отверстия 12. Втулка 100 может быть герметично соединена с верхней частью 14 контейнера или с любым другим участком стенок контейнера 10 с помощью другого средства, известного специалистам в данной области техники, например, путем напрессовывания и сварки.
Втулка 100 имеет полый канал 106, обеспечивающий сообщение по текучей среде от внутреннего пространства IN к внешней поверхности ЕХ контейнера 10 и наоборот. Полый канал 106 не обязательно является концентричным и заканчивается отверстием 12, расположенным во внутреннем пространстве IN контейнера 10, и устьем 108, открывающимся к внешней поверхности ЕХ контейнера. Втулка 100 также имеет нижнюю часть 110, с которой со стороны внутреннего пространства IN контактирует крышка 32 укупорочного устройства 20.
Элемент 30 показан в виде листовой пружины, имеющей прямоугольный закрепленный конец 302, который может удерживаться в неподвижном состоянии или может быть закреплен в канавке 112, выполненной в нижней части 110 втулки. Закрепленный конец 302 образует средство 34 крепления крышки, а канавка 112 - средство 42 крепления опоры. Надежное крепление закрепленного конца 302 в канавке 112 может быть обеспечено за счет трения, достигаемого, например, в результате пластического деформирования закрепленного конца 302 перед введением в канавку, или любым другим средством, известным специалистам в данной области техники. Закрепленный конец 302 может быть также закреплен в средстве 42, 112 крепления опоры или может удерживаться в этом элементе в плавающем состоянии за счет своей пластической деформации или с помощью другого средства фиксации, известного специалистам в данной области техники.
Кроме того, элемент 30 может иметь криволинейный участок 304, образующий средство 36 приложения усилия, реализованное в виде гибкой и упругой изогнутой листовой пружины, предназначенной для крышки 32 к отверстию 12. Закрепленный конец 302 и криволинейный участок 304, показанные на фиг.2, могут быть выполнены в виде прямоугольного детали из тонкого материала, например в виде специального листа или пластины металла, подвергнутой обработке и изогнутой для превращения этой пластины в средство 36 приложения усилия, которое для обеспечения принудительной герметизации отверстия 12 может быть подвергнуто предварительному напряжению.
Краевой участок свободного конца элемента 30 образует крышку 32, имеющую форму, обеспечивающую полное закрытие и герметизацию отверстия 12. Например, в случае, когда канал 106 втулки 100 заканчивается отверстием 12, которое является круглым, крышка 32 может быть также круглой. Возможны и другие взаимно соответствующие формы крышки 32 и отверстия 12. В рассматриваемом примере осуществления первоначально, т.е. до изгибания, элементу 30 может быть придана форма удлиненной прямоугольной пластины, образующей средство 34 крепления крышки и средство 36 приложения усилия и заканчивающейся, как правило, круглой крышкой 32. Для ясности ниже рассматриваются только круглые крышки 32.
При необходимости удлиненная прямоугольная пластина и крышка 32 могут быть выполнены в виде нескольких деталей из материала. Удлиненная прямоугольная пластина может состоять из нескольких отдельных пластин и даже может быть заменена одним или более отрезками тонкой проволоки или тонкими стержнями.
Как показано на фиг.2, при необходимости укупорочное устройство 20 может включать в себя герметизирующую пробку 50 или заглушку 50, показана схематично, вставляемую в укупорочное устройство 20 для съемного закрытия и герметизации устья 108 втулки 100 и предотвращения непреднамеренного открытия нормально закрытой крышки 32 в процессе, например, манипулирования и транспортировки контейнера. Заглушка 50 может иметь наружную винтовую резьбу 52 заглушки, предназначенную для зацепления с ответной внутренней винтовой резьбой 113, выполненной на стенке входного отверстия 114 втулки, открытого к внешнему пространству ЕХ, в верхней части 116 втулки.
Кроме того, заглушка 50 может оставаться постоянно соединенной с втулкой 100 посредством соединителя 54, например, в виде цепи или троса, жестко соединенного с заглушкой 50 и с втулкой 100 с помощью средства, не показанного на чертежах, но известного специалистам в данной области техники. Соединитель 54 предназначен для предотвращения потери заглушки 50 или замены ее другой заглушкой. Следует отметить, что соединитель 54 и его соединение с заглушкой 50 и с втулкой 100 показаны схематично, без деталей выполнения.
Для извлечения текучей среды из контейнера 10, снабженного нормально закрытым укупорочным устройством 20, как показано на фиг.3, может быть использовано средство регулирования потока текучей среды, например вентиль 60 или т.п. устройство.
На фиг.3 средство регулирования потока текучей среды типа вентиля 60, имеющего концевой участок 61 вентиля с ответной наружной винтовой резьбой 62 вентиля, показано в зацеплении с внутренней винтовой резьбой 118 канала, выполненной на стенках полого канала 106. Таким образом, резьбовой конец 64 вентиля может находиться в зацеплении и выступать со стороны нижней части 110 втулки 100 во внутреннее пространство IN контейнера 10. При введении во внутреннюю винтовую резьбу 118 канала резьбовой конец 64 вентиля сначала входит в контакт с крышкой 32, а затем поворачивает ее в направлении, противоположном направлению действия усилия, создаваемого средством 36 приложения усилия, посредством отклонения элемента 30. При перемещении крышки 32 из закрытого положения, при котором отверстие 12 является герметично закрытым, и открытии клапана 66 вентиля 60 обеспечивается сообщение по текучей среде между поверхностью ЕХ и пространством IN контейнера 10. При извлечении вентиля 60 из втулки 100 гибкое и упругое средство 36 приложения усилия осуществляет возврат крышки 32 в закрытое положение, при котором отверстие 12 является герметично закрытым, причем перемещение крышки в процессе возврата контролируется направляющей 38 крышки.
Следует отметить, что усилие, требуемое для открытия крышки 32, является регулируемым и может задаваться при необходимости, при этом должны быть предприняты соответствующие меры по предотвращению заклинивания концевого участка 61 вентиля крышкой 32 при выведении вентиля 60 из зацепления с укупорочным устройством 20. Кроме того, укупорочное устройство 20 предназначено для извлечения максимально возможного объема текучей среды из контейнера 10, оставляя в нем минимальное количество остатка.
Очевидно, что укупорочное устройство 20 может быть выполнено в виде интегральной части контейнера 10, а контейнер может быть выполнен, например, из пластика, металла или любого удовлетворяющего предъявляемым требованиям материала или из их комбинации.
Фиг.4 иллюстрирует второй приведенный в качестве примера вариант осуществления 2000 укупорочного устройства 20 контейнера.
На фиг.4 элемент 30 представлен в виде, по существу, плоского элемента, но со скрученным в спираль и надежно закрепленным в углублении 120 средством 34 крепления крышки, вставленным в нижнюю часть 110 втулки 100. Скрученное средство 34 крепления крышки образовано в виде спирального закрепленного конца 306 элемента 30, выполненного по существу в виде спиральной листовой пружины. При необходимости скручивание средства 34 крепления крышки в спираль может быть осуществлено как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
Спиральный закрепленный конец 306 совмещает в себе функции как средства 34 крепления крышки, закрепленного в углублении 120, так и средства 36 приложения усилия, в котором усилие создается спиралью.
Кроме того, спиральный закрепленный конец 306 предназначен также для работы в качестве направляющей 38 крышки, которая, как описывается ниже, регулирует ориентацию элемента 30.
На фиг.5 представлено частичное сечение нижней части 110 втулки 100, иллюстрирующее приведенное в качестве параллелепипедного углубления 120. Параллелепипедное углубление 120 предназначено для размещения и закрепления в нем, а также управления ориентацией спирального закрепленного конца 306 или спирали 306, посредством чего также контролируется ориентация элемента 30.
Фиг.5а иллюстрирует варианта осуществления 2000 укупорочного устройства 20 с открытой крышкой 32. В этом примере крышка 32 соединена с элементом 30, несмотря на то, что в предпочтительном варианте крышка 32 выполнена в виде интегральной части элемента. Показаны спираль 306, а также прорези 124 и магниты 80, обеспечивающие увеличение укупорочного усилия крышки 32 на отверстие 12.
Фиг.6 и 7 иллюстрируют приведенный в качестве примера вариант осуществления 3000, направленный на улучшение направляющей функции крышки 38. При этом использована правосторонняя система декартовых координат с осью x, являющейся продольной осью элемента 30. Поворот элемента 30 вокруг поперечной, вертикальной или продольной оси соответствует повороту вокруг оси у, оси z и оси x соответственно.
На фиг.6 показано, что средство 34 крепления крышки на краю закрепленного конца 302 элемента 30 может иметь два выступа 308, выступающих в поперечном направлении из спирали 306. Эти два выступа 308 предназначены для соединения элемента 30 с опорой 40, и для направления и ориентации крышки 32 на отверстие 12. Опора 40 и отверстие 12 на фиг.6 не показаны.
На фиг.7 показано углубление 122 с прорезями под выступы, соответствующее параллелепипедному углублению 120, представленному на фиг.5, дополненному двумя выполненными с противоположных сторон прорезями 124, которое предназначено для приема спирали 306 и двух ее выступов 308. Таким образом, углубления 122 с прорезями под выступы реализует средство 42 крепления опоры. Прорези 124 предназначены для приема каждого из этих двух выступов 308 или выступов 308. Углубление 122 с прорезями под выступы предназначено для приема и удерживания спирали 306 и для контроля перемещения и ориентации элемента 30 при прижатии крышки 32 к отверстию 12. Поперечные выступы 308 позволяют улучшить контроль ориентации элемента 30 в направлении поворота вокруг вертикальной или продольной оси с целью обеспечения плотного прилегания крышки 32 к отверстию 12 и его герметичного закрытия.
Со ссылкой на фиг.6 и 7. В случае, когда поперечные выступы 308 жестко закреплены в прорезях 124, например с помощью неподвижной посадки, элемент 30 и крышка 32 обладают только одной степенью свободы при перемещении, которое ограничивается отклонением в направлении поворота вокруг поперечной оси. Под неподвижной посадкой следует также понимать прессовую или глухую посадку, обеспечивающую удерживание выступов 308 в прорезях 124 за счет пластического деформирования этих прорезей или другого средства, известного специалистам в данной области техники. При необходимости для обеспечения отклонения элемента 30 только в направлении поворота вокруг поперечной оси спиральная катушка 306 может также удерживаться в неподвижном состоянии на параллелепипедном участке 120 углубления 122 с прорезями под выступы. Таким образом, элемент 30 обладает только одной степенью свободы при перемещении, а именно возможностью совершения поворота вокруг поперечной оси, т.е. вокруг оси у.
В отличие от этого, в случае, когда прорези 124 предназначены для приема поперечных выступов 308 и их удерживания с помощью скользящей посадки или с возможностью скольжения, эти поперечные выступы 308 могут совершать скольжение в процессе поступательного движения по этим прорезям 124 в направлении глубины. Под скользящей посадкой следует понимать посадку с самым малым зазором, допускающую только скольжение в процессе поступательного движения, по существу без какого-либо перемещения выступов 308. При этом элемент 30 не является неподвижно закрепленной консолью, выполненной с возможностью поворота вокруг одной оси, и его поперечные выступы 308 могут «плавать» по высоте или глубине прорезей 124. Это перемещение или поступательное движение в направлении высоты углублений 122 с прорезями под выступы или «плавание» обеспечивает элементу 30 две степени свободы при перемещении, а именно возможность совершать поворот вокруг поперечной оси и поступательное перемещение в направлении высоты. Под движением в направлении высоты в данном случае следует понимать перемещение поперечных выступов 308, а следовательно, и элемента 30, и крышки 32 в процессе поступательного движения в направлении высоты или глубины прорезей 124 углубления 122 с прорезями под выступы, т.е. вдоль оси z.
Однако при соответствующих размерах прорезей 124 удерживание поперечных выступов 308 с возможностью скольжения может также допускать их поступательное движение, приводящее не только к изменению положения этих выступов по высоте или уровню, но и к возникновению разности высот положения между обоими поперечными выступами 308 или наклона, например, по отношению к нижней части 110 втулки. Таким образом, удлиненный элемент 30 получает возможность поворота вокруг своей продольной оси х. Удерживание с возможностью скольжения или поступательное «плавающее» перемещение элемента 30 и, следовательно, крышки 32 при этом обеспечивает три степени свободы при перемещении, а именно возможность совершения поворота вокруг поперечной и продольной осей и поступательного перемещения в направлении высоты.
Кроме того, в случае, когда прорези 124 предназначены для приема поперечных выступов 308 и их удерживания с помощью подвижной посадки, т.е. посадки с более большим зазором, чем в случае скользящей посадки, появляется дополнительная степень свободы, обеспечивающая для элемента 30 и, следовательно, для крышки 32 четыре степени свободы при перемещении, а именно возможность совершать поворот вокруг поперечной, продольной и вертикальной осей и поступательное перемещение в направлении высоты. Поворот вокруг вертикальной оси означает поворот вокруг оси z.
Удерживание элемента 30 на опоре 40 в «плавающем» состоянии с большим числом степеней свободы обеспечивает возможность самовыравнивания крышки 32 на отверстии 12 и позволяет усовершенствовать процесс его закрытия. Таким образом, на этапе сборки в процессе изготовления укупорочного устройства 20 не возникает необходимости в точном выравнивании элемента 30 в углублении 122 с прорезями под выступы для обеспечения надежного закрытия отверстия 12 крышкой 32.
Предотвратить выпадение поперечных выступов 308 из прорезей 124 можно в результате уменьшения ширины выходных отверстий этих прорезей. Например, ограничить ширину прорезей 124 на нижней части 110 втулки можно путем пластического деформирования зажимов 140 втулки, осуществляемого после того, как поперечные выступы 308 будут вставлены в эти прорези.
Для обеспечения дополнительного предварительного нагружения элемента 30 и, следовательно, крышки 32 усилием закрытия отверстия 12 перед установкой двух выступов 308 в углубление 122 с прорезями под выступы спираль 306 может быть подвергнута предварительному напряжению.
В варианте осуществления 3000 элемент 30, кроме того, объединяет в себе крышку 32, средство 34 крепления крышки, средство 36 приложения усилия и направляющую 38 крышки, причем все три функции, выполняемые средством 34 крепления крышки, средством 36 приложения усилия и направляющей 38 крышки, совмещает в себе спираль 306. Средний участок 301, являющийся в предпочтительном варианте коротким и даже практически несуществующим, представляет собой участок соединения между крышкой 32 и средством 34 крепления крышки.
Фиг.4 и 8 иллюстрируют примеры варианта осуществления 3000, обеспечивающие возможность увеличения герметизации крышки 32 по отношению к отверстию 12.
На фиг.4 показано, что в нижней части 110 втулки вокруг отверстия 12 может быть дополнительно установлено уплотнение 70 крышки. Уплотнение 70 крышки может быть выполнено в виде уплотнительного кольца, являющегося товарным знаком, установленного в соответствующей канавке 126 под уплотнение. Для этой же цели могут быть использованы и другие уплотнения, известные специалистам в данной области техники. В другом варианте изобретения уплотнение крышки может быть соединено с крышкой 32 для обеспечения герметизации по отношению к нижней части 110 втулки, но в предпочтительном варианте необходимо сохранять, по мере возможности, малый вес крышки.
Фиг.8 иллюстрирует альтернативный способ увеличения герметизации в результате самовыравнивания крышки 32, имеющей вогнутое углубление 322, выполненное в соответствии с отверстием 12 и частично выступающее в это отверстие. Вогнутое углубление 322 делает крышку 12 негибкой и повышает ее жесткость, как и периферийный чашеобразный изгиб, такой как штампованный согнутый ободок крышки, показанный на фиг.10с.
Фиг.8.1 является иллюстрацией другого варианта осуществления, в котором средство 36 приложения усилия имеет спиральный закрепленный конец 306, намотанный в противоположном направлении относительно показанного на фиг.8.
Фиг.4 иллюстрирует также пример способа обеспечения увеличения герметизации втулки 100 по отношению к контейнеру 10.
На фиг.4 показано, что на буртике 128 втулки может быть дополнительно установлено уплотнение 72 опоры или уплотнение 72 втулки. Уплотнение 72 втулки может быть выполнено в виде уплотнительного кольца, являющегося товарным знаком, установленного в соответствующей канавке 130 под уплотнение втулки, расположенной в буртике 128 втулки на опорной плоскости 132 буртика втулки, примыкающей к контейнеру 10. Для этой же цели могут быть использованы и другие уплотнения, известные специалистам в данной области техники.
Даже при условии создания с помощью средства 36 приложения усилия достаточного закрывающего усилия, обеспечивающего закрытие отверстия 12 крышкой 32, для дополнительного увеличения закрывающего усилия может быть использована сила магнитного поля.
Как показано на фиг.4, может быть использован магнит 80, вставленный и удерживаемый в неподвижном состоянии в соответствующем гнезде 134 под магнит, выполненном в нижней части 110 втулки, напротив крышки 32, в предпочтительном варианте, напротив свободного края 324 крышки. При необходимости для увеличения усилия в нижней части 110 втулки может быть расположено несколько магнитов 80. В случае, когда крышка выполнена из ферромагнитного материала, один или более магнитов 80, расположенных в предпочтительном варианте на опоре 40 или в нижней части 110 втулки, как на фиг.4, позволяют обеспечить приложение к этой крышке дополнительных притягивающих усилий и повышают надежность закрытия отверстия 12 крышкой.
В случае, когда крышка 32 выполнена не из ферромагнитного материала, возможно крепление такого материала к крышке. В другом варианте изобретения один или более магнитов могут быть прикреплены к крышке 32. Точно так же, в случае, когда втулка 100 выполнена не из ферромагнитного материала, возможно крепление такого материала к нижней части 110 втулки, причем таким же образом, как и магнита 80 или как одного или более магнитов.
Следует отметить, что необходимо сохранять, по мере возможности, малый вес крышки 32 и незакрепленной части элемента 30, т.е. за вычетом веса средства 34 крепления крышки, средства 36 приложения усилия и направляющей 38 крышки. Это позволяет уменьшить до минимума проявление ускоряющих усилий на элементе 30, возникающих, например, при падении контейнера 10 или в результате соударений и колебаний, например, в процессе транспортировки, и предотвратить открытие крышки 32 под действием этих усилий. Соотношение между укупоривающим усилием, оказываемым средством 36 приложения усилия, и весом неудерживаемой части элемента 30 должно поддерживаться, по мере возможности, на высоком уровне.
Например, в нормально закрытом укупорочном устройстве 20, предназначенном для закрытия бочки с нефтепродуктами, рычаг 30 может весить приблизительно 15 граммов, а усилие, развиваемое средством 36 приложения усилия и прикладываемое к отверстию 12, составляет в центре крышки 32 приблизительно 450 граммов. При увеличении усилия закрытия с помощью магнита(ов) 80 усилие открывания может в большинстве случаев достигать приблизительно 2 кг. Усилие открывания, требуемое для открывания укупорочного устройства 20, является регулируемым, и при необходимости определенное усилие открывания может быть выбрано таким, чтобы обеспечить его приложение можно было рукой. Таким образом, крышка 32 является нормально закрытой, но открываемой при обеспечении отклонения этой крышки под действием прикладываемого определенного усилия, выбранного предварительно. Усилие открывания в этом примере направлено от поверхности ЕХ в пространство IN контейнера 10, но возможно и обратное.
Многократные испытания на падение с высоты 3 м на бетонированный пол доказали эффективность герметизации, обеспечиваемой устройством 20.
Так же как и в варианте осуществления 1000, в варианте осуществления 2000 возможно использование средства регулирования потока текучей среды типа вентиля 60 и заглушки 50.
Фиг.9 иллюстрирует четвертый вариант 4000 осуществления с использованием перевернутой втулки 101, контактирующей с горловиной 102 со стороны внутреннего пространства IN контейнера 10.
На фиг.9 показана перевернутая втулка 101, введенная в горловину 102 с выступанием в поверхность ЕХ и удерживаемая в верхней части 14 контейнера фланцем 90. Перевернутая втулка 101 имеет наружную винтовую резьбу 104, предназначенную для зацепления с ответной внутренней винтовой резьбой 92, выполненной на фланце 90, а также внутренний канал 106, обеспечивающий сообщение по текучей среде между внешней поверхностью ЕХ и внутренним пространством IN. При необходимости втулка 101 может быть закреплена в верхней части 14 контейнера с помощью средства, известного специалистам в данной области техники, без использования фланца 90.
На фиг.10, на которой втулка 101 представлена вверх дном, показаны два зажима 140 втулки с вырезом 142 в каждом из них, работающие в качестве средства 42 крепления опоры и удерживающие элемент 30 в неподвижном закрепленном положении. Таким образом, на нижней части 110 втулки на соответствующем расстоянии друг от друга установлены два зажима 140 втулки, в вырезах 142 которых закреплены выступы 308.
Уплотнение 70 крышки и/или уплотнение 72 втулки может быть выполнено, как и в случае варианта осуществления 2000. Кроме того, для зацепления с наружной винтовой резьбой 104, выполненной на внешней поверхности перевернутой втулки 101, или с внутренней винтовой резьбой 118, выполненной на внутренней поверхности полого канала 106, может быть использована заглушка 50, не показана на фиг.8 и 9.
Сборка нормально закрытого закрывающего устройства является несложной: элемент 30 просто соединяют с опорой 40. В первом варианте осуществления 1000 это означает, что консольный конец 302 элемента 30 вводят в канавку 112. Надежное закрепление этого конца в канавке 112 и предотвращение его выпадения из канавки 112 может быть достигнуто за счет трения в результате пластического деформирования консольного конца 302 перед сборкой и/или пластического деформирования канавки 112 после введения консольного конца 302 в эту канавку. Подобная последовательность действий в процессе сборки может быть использована применительно и ко второму варианту осуществления 2000.
В случае третьего и четвертого вариантов осуществления 3000 и 4000 при сборке необходимо вставить поперечные выступы 308 соответственно в прорезь 124 и вырез 142. В предпочтительном варианте перед установкой в средство 42 крепления опоры элемент 30 подвергают предварительному напряжению. Предварительное напряжение спирали 306 средства 36 приложения усилия осуществляют при удерживании крышки 32 в рабочем положении посредством одновременного захвата первого поперечного выступа 308 и поворота этого выступа в направлении скручивания катушки 306. При этом второй выступ 308 вставляют в прорезь 124 и в вырез 142, а затем отпускают захват и вставляют предварительно захваченный первый выступ 308. После этого при необходимости прорезь 124 и вырез 142 могут быть подвергнуты пластическому деформированию.
Фиг.10а, 10b и 10с иллюстрируют вариант осуществления 5000, в котором укупорочное устройство 20 установлено на участке перехода от внутреннего пространства IN к внешней поверхности ЕХ контейнера 10, имеющего в своей верхней части 14 горловину 11. Как показано на фиг.10а и 10b, устройство 20 может быть напрессовано или закреплено на контейнере 10 в неподвижном состоянии другим способом и может при этом стать неотъемлемой частью емкости 10. Средство 42 крепления опоры выполнено в виде кронштейна 141, имеющего плоский удлиненный задний участок 143, соединенный с опорой 40 и две, по существу, перпендикулярные боковые ножки 144 с вырезами 142 для приема выступов 308. Для надежной фиксации элемента 30 в кронштейне 141 боковые ножки могут быть подвергнуты пластическому деформированию.
На фиг.10с показана крышка 32 со штампованным или согнутым ободком 145 крышки, предназначенным для повышения жесткости и для предотвращения заклинивания при извлечении средства регулирования потока текучей среды из устройства 20.
Укупорочное устройство 20 может быть использовано не только применительно к бочке для нефтепродуктов, но и применительно к контейнерам, резервуарам и бакам различных типов, например к среднетоннажным контейнерам или контейнерам СТК и к бензобакам для автомобилей, хорошо известным специалистам в данной области техники.
На фиг.11 представлено схематичное частичное сечение, иллюстрирующее пример использования закрывающего устройства 20 применительно к стандартному среднетоннажному контейнеру 150 или, сокращенно, СТК 150. Уплотнения для ясности опущены. СТК 150 имеет горловину 152, заканчивающуюся выступающим патрубком 154 с наружной винтовой резьбой 156, по которой может быть соединен первый входной конец полой втулки 158 соединителя с ответной внутренней винтовой резьбой 160 соединителя. СТК 150 имеет внутреннее пространство IN и внешнюю поверхность EX.
Укупорочное устройство 20 может быть введено во втулку 158 соединителя до упора в выступающий край 162 выступающей части 154 контейнера. Затем, для обеспечения надежного контакта укупорочного устройства 20 с выступающим краем 162 выступающей части 154 контейнера во втулку 158 соединителя может быть введено крепежное кольцо 164 с наружной винтовой резьбой 156, являющейся ответной внутренней винтовой резьбе 160 соединителя. Для облегчения сборки крепежное кольцо 164 может иметь стопорные пазы 168.
При необходимости втулка 158 соединителя может поставляться уже в совмещенном с укупорочным устройством 20 виде, что, следовательно, позволяет обходиться без крепежного кольца 164. В другом варианте осуществления изобретения СТК 150 может быть снабжен встроенным укупорочным устройством 20, в результате чего втулка 158 соединителя становится ненужной.
На этом этапе крышка 32 укупорочного устройства 20 находится еще в нормально закрытом положении и закрывает горловину 12, как показано пунктирной линией 166, не допуская, таким образом, никакой утечки текучей среды из горловины 152 СТК 150.
До упора во второй выходной конец 169 втулки 158 соединителя может быть соединено средство 170 регулирования потока текучей среды 170, как например, вентильное устройство 170, имеющее наружную винтовую резьбу 172, являющуюся ответной внутренней винтовой резьбе 160 соединителя. Вентильное устройство 170 имеет полый выступ 174 с нижним краем 176, который при введении в укупорочное устройство 20 обеспечивает открытие крышки 32, за счет чего обеспечивается сообщение по текучей среде между СТК 150 и вентилем 170.
При установленном должным образом вентиле 170 для извлечения текучей среды из СТК 150 достаточно открыть вентиль. В случае необходимости, например, при транспортировке, вентиль 170 может быть извлечен из втулки 158 соединителя, при этом СТК 150 останется закрытым укупорочным устройством 20, обеспечивающим предотвращение утечки текучей среды из СТК. При наличии укупорочного устройства 20 опорожнение СТК 150 может осуществляться до минимального остатка.
В случае автомобилей укупорочным устройством 20 можно без труда снабдить топливный бак или бензобак. В легковом автомобиле заглушка бензобака может быть выполнена с возможностью размещения укупорочного устройства 20 или укупорочное устройство может быть совмещено с заглушкой. Следовательно, при заправке горючим дверца бензобака транспортного средства может быть открыта и в укупорочное устройство 20 может быть вставлена насадка бензонасоса или патрубок подачи топлива, который откроет крышку 32, при этом отвинчивать заглушку бензобака не требуется. Обычное устройство закрытия дверцы бензобака транспортного средства позволяет изолировать внутреннее пространство бензобака от внешней поверхности с помощью укупорочного устройства 20.
На фиг.12 представлена более подробная блок-схема укупорочного устройства 20, которая лучше отображает возможности этого устройства. В отличие от блок-схемы, представленной на фиг.1, опора снабжена уплотнениями, такими как уплотнение 70 крышки и уплотнение 72 опоры или втулки, а также средством увеличения усилия, таким как средство с одним или более магнитами 80.
Кроме того, для предотвращения возникновения избыточного давления внутри контейнера 10 с опорой 40 может быть совмещено устройство 180 для сброса давления или предохранительный клапан 180. Предохранительный клапан является клапаном, используемым для регулирования или ограничения давления в системе или контейнере, возрастание которого может быть обусловлено нарушением технологических параметров, отказом измерительных приборов или оборудования или пожаром. Предотвратить чрезмерное возрастание давления внутри контейнера 10 можно в результате выпускания находящейся под давлением текучей среды через устройство 180 для сброса давления. Предохранительный клапан 180 выполнен или отрегулирован так, чтобы открываться при определенном давлении, чтобы защитить емкость высокого давления или другое оборудование от действия давления, значения которого превышают проектные пределы этого оборудования. При превышении определенного давления предохранительный клапан становится «линией наименьшего сопротивления», поскольку клапан при этом открывается и часть текучей среды выбрасывается из контейнера 10. Выброшенная текучая среда, как например, жидкость, газожидкостная смесь, порошок, гранулы или т.п., как правило, направляется в атмосферу. При выбросе текучей среды давление в контейнере 10 снижается. После достижения давления закрытия устройства 180 сброса клапан снова закрывается.
В другом варианте изобретения предохранительное устройство 180 может быть выполнено в виде предохранительного разрывного диска, или диафрагмы, или мембраны, или в виде раскрывающегося элемента типа герметизирующей резиновой прокладки, хорошо известных специалистам в данной области техники.
Различные признаки укупорочного устройства 20, описанного выше, могут быть реализованы в комбинации в любом из проиллюстрированных примеров осуществления. Например, стенка контейнера 10 может работать в качестве опоры 40, а горловина 11 контейнера может работать в качестве отверстия 12. В другом варианте осуществления изобретения опора 40 может быть соединена со стенкой контейнера 10, а горловиной 11 контейнера можно управлять как отверстием 12.
Приведенное выше описание относится к способу выполнения укупорочного устройства 20 и укупорочному устройству 20.
При использовании пользователь может приобрести имеющееся в наличии устройство 20 закрытия отверстия в виде отдельного автономного узла, или в составе сменного узла или сменного узла в сборе, или в виде детали контейнера для установки в контейнер, или в виде детали, уже установленной в контейнер. Например, в случае бочки для нефтепродуктов поставляемое в комплекте укупорочное устройство может быть снято и заменено устройством 20 закрытия отверстия, обеспечивающим нормально закрытое состояние бочки и позволяющим одновременно упростить процесс частого или периодического извлечения текучей среды, содержащейся в бочке для нефтепродуктов, из этой бочки. В качестве альтернативы, верхняя часть 14 бочек для нефтепродуктов может поставляться изготовителям бочек для нефтепродуктов в виде готовой детали, включающей в себя укупорочное устройство 20 как свою неотъемлемую часть. Изготовители бочек для нефтепродуктов могут также производить бочки для нефтепродуктов, уже укомплектованные укупорочным устройством 20.
Промышленная применимость
Описанные выше примеры осуществления могут быть использованы в промышленности применительно, например, к бочкам для нефтепродуктов.
Специалистам в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается проиллюстрированными и описанными выше конкретными примерами осуществления. Например, укупорочное устройство представляет собой также систему или устройство, предназначенное для использования в случае текучей среды, например, в трубопроводной системе или в системе подачи текучей среды вообще. Укупорочное устройство может быть использовано применительно к контейнерам для транспортных средств типа канистр или встроенных топливных баков, к различным емкостям, используемым в лабораториях, в промышленности и в домашнем хозяйстве. Очевидно, что вместо минимального количества элементов укупорочное устройство 20 может быть выполнено в виде совокупности различных элементов, соединенных с помощью средств, известных специалистам в данной области техники. Кроме того, укупорочное устройство 20 может быть соединено со стенками контейнера или с верхней частью контейнера. Более того, по меньшей мере, одна часть укупорочного устройства 20 может быть термически обработана и/или защищена посредством чистовой обработки поверхности, такой как покрытие, плакирование или окрашивание. Скорее, объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения и включает в себя все комбинации различных признаков, описанных здесь, а также их дополнения и изменения, которые станут очевидны специалистам в данной области техники при прочтении вышеприведенного описания.
Список ссылочных позиций
10 контейнер
11 горловина
12 отверстие
14 верхняя часть контейнера
16 внутренняя винтовая резьба на стенках горловины 102
20 укупорочное устройство
30 элемент
32 крышка
322 вогнутое углубление крышки 32
324 свободный край крышки
34 средство крепления крышки
36 средство приложения усилия
38 направляющая крышки
301 средний участок
302 закрепленный конец элемента 30
304 криволинейный участок элемента 30
306 спиральный закрепленный конец 308 поперечные выступы
40 опора
42 средство крепления опоры
50 заглушка
52 наружная винтовая резьба заглушки
54 соединитель
60 вентиль
61 концевой участок вентиля 60
62 наружная винтовая резьба вентиля
64 резьбовой конец вентиля
66 клапан
70 уплотнение крышки
72 уплотнение втулки
80 магнит
90 фланец
100 втулка
101 перевернутая втулка
102 горловина
104 наружная винтовая резьба на втулке 100
106 полый канал во втулке 100
108 устье
110 нижняя часть втулки
112 канавка
114 входное отверстие втулки
116 верхняя часть втулки
118 внутренняя винтовая резьба канала
120 параллелепипедное углубление
122 углубление с прорезями под выступы
124 прорезь
126 канавка под уплотнение крышки
128 буртик втулки
130 канавка под уплотнение втулки
132 опорная плоскость буртика втулки
134 гнездо под магнит
140 зажим втулки
141 кронштейн
142 вырез
143 задний участок
144 боковая ножка
145 обод крышки
150 среднетоннажный контейнер или контейнер СТК
152 горловина контейнера СТК
154 выступающая часть контейнера СТК
156 внешняя винтовая резьба контейнера СТК
158 полая втулка соединителя
160 внутренняя винтовая резьба соединителя
162 выступающий край
164 крепежное кольцо
166 пунктирная линия
168 стопорные пазы
160 второй нижний конец
170 вентильное устройство
172 внешняя винтовая резьба вентиля
174 полый выступ вентиля
176 нижний край вентиля
180 устройство для сброса давления
IN внутреннее пространство контейнера
ЕХ внешняя поверхность контейнера