КЛАПАНЫ ДЛЯ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ БАЛЛОНОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
VALVES FOR SOLIDS FOR CYLINDERS UNDER PRESSURE

Изобретение касается клапана для твердых веществ для баллонов под давлением, в частности, для извлечения монтажной пены, с клапанной тарелкой, с расположенным в клапанной тарелке корпусом клапана, с установленной в центральной выемке корпуса клапана штоком по меньшей мере с одним освобождаемым с помощью манипуляции штоком входным отверстием для содержимого баллона под давлением, по меньшей мере с одним выходным отверстием, с соединяющим входное отверстие с выходным отверстием каналом, по меньшей мере с одним действующим между корпусом клапана и штоком уплотнительным элементом, а также с пружинным элементом.
Клапаны для твердых веществ могут использоваться, в частности, для извлечения монтажных и уплотнительных пен из аэрозольных баллонов, однако, пригодны, в принципе, для всех форм аэрозольных баллонов, из которых должны быть извлечены материалы с содержанием твердых веществ, например, также для извлечения лака, клея, уплотнительных и чистящих средств.
Монтажные пены, в частности, полиуретановые пены, нашли в технике широкую область применения. В области строительства они служат для крепления элементов, таких как оконные рамы, дверные коробки и другие готовые элементы, для заделывания отверстий и для запенивания полостей и карманов. Они часто используются для тепло- и звукоизоляции. Далее, в заполненных ими полостях они пригодны для предотвращения конденсации влаги с последующей коррозией.
Для образования пены используются чаще всего содержащиеся в емкости преполимеры, которые зачастую затвердевают с помощью воздействия влаги, в частности, влаги воздуха. После высвобождения смеси из газообразователя и пенообразователя происходит реакция между преполимером и содержащейся в воздухе влагой. Это ведет к образованию стойкой пены. В зависимости от содержания влаги в воздухе происходит затвердевание за более или менее короткое время. При высокой влажности воздуха затвердению требуется лишь несколько минут. Двухкомпонентные пены содержат в баллоне под давлением дополнительно отдельный компонент для структурирования.
Для извлечения или выноса пены служат специальные клапаны, которые освобождают путь пене с помощью наклона или надавливания. А во время транспортировки и временного хранения, напротив, они должны обеспечивать надежную герметизацию. Если герметизация не достаточна, то влага, которая позволяет затвердевать преполимерам в клапане, диффундирует в механизм клапана, что нарушает его безупречную работу. В самом крайнем случае клапан будет полностью заблокирован образованным в нем полимером.
Поскольку внутреннего давления баллона под давлением, как правило, не достаточно, чтобы способствовать полному возврату клапана в исходное положение после срабатывания, применяются пружинные элементы. Известны тарельчатые клапаны, в которых элемент, запирающий клапан, соединен через винтовую пружину с опорной частью в качестве контропоры. Опорная часть свободно выступает во внутреннюю часть баллона под давлением. Пружина установлена между опорной частью и элементом, запирающим клапан, и обеспечивает его прочную посадку на клапанной тарелке. Проблемой при применении винтовых пружин является то, что из-за отложений их действие может быть ухудшено или они могут быть заблокированы.
Следующей проблемой тарельчатых клапанов является герметизация в области штока. Шток расположен внутри корпуса клапана с возможностью движения, при этом герметичность достигается, большей частью, с помощью уплотнительных кромок. Также и здесь могут происходить отложения, ухудшающие безупречную уплотнительную функцию.
Поэтому задачей изобретения является предоставление клапана, который устраняет ранее описанные недостатки обычных клапанов. Он должен защищать от проникновения влаги в расположенную в емкости под давлением область клапана. Но одновременно и вспомогательные приспособления для извлечения, такие как краскопульты, должны иметь возможность для подсоединения. Он должен быть устроен просто и обеспечивать высокую надежность в работе. В частности, такой клапан должен иметь мало подверженный сбоям пружинный механизм.
Для решения этой задачи изобретение предлагает, исходя из клапана указанного в начале вида, формировать шток из двух частей, при этом верхняя часть имеет по меньшей мере одно выходное отверстие и как одно целое соединена через проходящую по периметру эластичную мембрану с корпусом клапана, а нижняя часть имеет по меньшей мере одно входное отверстие, при этом нижняя и верхняя часть штока соединены друг с другом с геометрическим и/или силовым замыканием.
Понятие «со стороны баллона» и «со стороны клапана», как они используются в описании и в пунктах формулы изобретения, обозначают, при ориентации вдоль центральной оси баллона под давлением, обращенный к баллону под давлением конец части (со стороны баллона) и указывающий от баллона в направлении клапана конец части (со стороны клапана).
Соответствующий изобретению клапан для твердых веществ для баллонов под давлением имеет обычную клапанную тарелку, имеющую центральную выемку в форме круга. Клапанная тарелка, как правило, имеет между выемкой и внешним краем имеющий корытообразный профиль с вытянутым вверх внутренним краем, на котором закреплен корпус клапана.
Сам корпус клапана известным образом может быть отлито под давлением на клапанную тарелку, т.е. вытянутый вверх внутренний край клапанной тарелки находится внутри корпуса клапана. Альтернативной и здесь предпочтительной является форма исполнения, у которой корпус клапана приведен в соответствие форме клапанной тарелки, имеет поднимающийся край, который направленным наружу выступом входит в зацепление с внутренним краем клапанной тарелки. Такой корпус клапана запрессовывается в клапанную тарелку с нижней стороны.
Одновременно корпус клапана имеет направленную наружу область, которая вмещает в себя контур со стороны баллона клапанной тарелки и плотно к ней прилегает. Направленный наружу и входящий в зацепление с внутренним краем клапанной тарелки выступ фиксирует корпус клапана на клапанной тарелке. Внутреннее давление баллона под давлением обеспечивает большое давление прижима и герметичность в этой области.
Может быть целесообразным оснащение корпуса клапана в области контакта с клапанной тарелкой концентрично идущими по периметру уплотнительными кромками, которые приводят к дополнительной герметизации.
Корпус клапана имеет центральную выемку, в которой установлен шток клапана с возможностью вертикального движения. Со стороны баллона шток имеет по меньшей мере одно входное отверстие для содержимого баллона, со стороны клапана по меньшей мере одно выходное отверстие, через которое содержимое баллона может выходить после приведения в действие клапана.
Согласно изобретению шток подразделен на верхнюю и нижнюю часть. Обе части соединены друг с другом с геометрическим и/или силовым замыканием. Нижняя, со стороны баллона, часть имеет входное отверстие, верхняя, со стороны клапана, часть - выходное отверстие, при этом отверстия соединены друг с другом каналом.
Согласно изобретению верхняя часть штока через мембрану соединен нераздельно с корпусом клапана. Нераздельно соединена означает, что корпус клапана и верхняя часть штока сформированы как одно целое, при этом сформированная концентрично мембрана устанавливает соединение между обеими частями. Такая конструкция легко изготавливаема способом литья под давлением. Благодаря этому достигается то, что находящийся между корпусом клапана и штоком узкий зазор, обеспечивающий подвижность штока, закрыт со стороны клапана; выход содержимого баллона при открытом или закрытом клапане этим путем невозможен.
Предпочтительно эластичная мембрана проходит вдоль расположенного со стороны клапана края нижней части штока. При этом мембрана может быть сформирована ступенчато, т.е. иметь форму волн. Это создает резерв поверхности, который позволяет штоку двигаться, без попадания мембраны под чрезмерное натяжение. При этом между верхним краем корпуса клапана и эластичной мембраной проходит концентрично идущее по периметру углубление, способствующее эластичности и резерву поверхности мембраны. Кроме того, это препятствует тому, чтобы движение штока непосредственно переносилось на верхний край корпуса клапана, который важен для закрепления и герметизации корпуса клапана. Геометрия и толщина мембраны способствуют эластичности.
При приведении в действие клапана для извлечения содержимого баллона шток вертикально вдавливается, большей частью через приспособление для извлечения или краскопульт, при этом шток при своем движении вниз захватывает мембрану. Это ведет к изменению контура, которое создает определенное натяжение и компенсируется с помощью эластичности. Если мембрана имеет ступенчатую форму, то это движение и натяжение в области ступеньки компенсируется.
Обе части штока соединены друг с другом с геометрическим и/или силовым замыканием. Это означает, что они по функциональности представляют собой единый элемент и жестко соединены друг с другом. Обе части имеют в центре канал для извлечения содержимого баллона.
В частности, канал нижней части штока имеет в области со стороны клапана центральный паз, к которому подогнан находящийся со стороны баллона конец верхней части штока. Для этого в области паза нижней части может быть расположено идущее по периметру расширение, в которое с геометрическим замыканием зацепляется идущее снаружи по периметру утолщение верхней части. Между корпусом клапана и нижней частью штока находится уплотнительный элемент. Предпочтительной является проходящая по периметру со стороны баллона на корпусе клапана уплотнительная кромка, которая взаимодействует с проходящим по периметру выступом нижней части штоки. У закрытого клапана эта уплотнительная кромка надежно герметично закрывает выступ, однако освобождает проход для содержимого баллона, как только шток срабатывает вниз.
Как уже было упомянуто, соответствующему изобретению клапану для твердых веществ для безупречной функции запирания необходим пружинный элемент. Для этого корпус клапана предпочтительно со стороны баллона имеет удлинение, окружающее нижнюю часть штока и служащее удерживающим элементом для пружинного элемента. Это удлинение, концентрично окружающее нижнюю часть штока, также повышает стабильность и жесткость корпуса клапана.
Пружинный элемент может состоять из обычной винтовой пружины, установленной в пружинном каркасе, который, со своей стороны, расположен на удлинении корпуса клапана. Но предпочтительно пружинный элемент представляет собой пружинную скобу, которая с помощью держателей закреплена на корпусе клапана. К тому же эти держатели зацепляются в выемки удлинения корпуса клапана либо с помощью согнутых в направлении на корпус клапана концов держателей, либо с помощью освобожденных удерживающих язычков, которые зацепляются в выемки и которые оказывают наряду с запирающим действием одновременно также пружинное действие.
Сама пружинная скоба выгнута предпочтительно в направлении на клапан и имеет в центре в области выгиба лунку или углубление, в которое зацепляется выступ нижней части штока. Эта мера служит для центровки штока, который удерживается таким образом в середине внутреннего пространства корпуса клапана.
Предпочтительно верхняя часть штока имеет уплотнительную манжету, изготовленную из эластичного материала, например, термопластичного эластомера, и пригодна для того, чтобы создавать плотную посадку пистолету для запенивания. Эта уплотнительная манжета со стороны клапана ограничена фиксирующим кольцом, которое, в противоположность ей, изготовлено из твердого материала, например, полиоксиметилена, и служит контропорой спусковому механизму пистолета для запенивания. В целях целесообразности фиксирующее кольцо и уплотнительная манжета связаны друг с другом с геометрическим замыканием, например, имеют такую форму, чтобы фиксирующее кольцо со стороны баллона имело проходящий по периметру паз, в который зацепляется проходящий по периметру выступ уплотнительной манжеты. Одновременно фиксирующее кольцо и/или уплотнительная манжета установлены в уступ в верхней части штока, поэтому имеет место жесткое соединение. Дополнительно или одновременно фиксирующее кольцо может быть установлено через прессовую посадку на находящемся со стороны клапана конце верхней части штока.
Корпус клапана обычно изготовлен из термопластичного материала, например, из полиалкилена, в частности, полиэтилена или полипропилена.
Более подробно изобретение поясняется с помощью приложенных рисунков. Показано:
Фиг.1: изображение в разрезе соответствующего изобретению клапана в клапанной тарелке;
Фиг.2: изображение в разрезе комбинации из верхней части штока и корпуса клапана;
Фиг.3: нижняя часть штока в разрезе;
Фиг.4: верхняя часть штока с уплотнительной манжетой и фиксирующим кольцом; и
Фиг.5: пружинный элемент.
Фиг.1 показывает в разрезе форму исполнения соответствующего изобретению клапана для твердых веществ, установленного в клапанной тарелке 1. Клапан для твердых веществ через клапанную тарелку 1 жестко прижат к куполу баллона, при этом клапанная тарелка своим загибающимся краем 15 входит в зацепление по верхнему краю купола баллона и вокруг него. Сама клапанная тарелка 1 имеет центральную выемку, вокруг которой проходит имеющая форму желоба или корыта центральная часть 11. На внутренней стороне клапанная тарелка 1 ограничена поднимающимся краем 12, снаружи корыто поднимается к загибающемуся краю 15.
Внутри клапанной тарелки 1 находится корпус 2 клапана, в центральной круглой выемке которого проходит шток 3 клапана. Корпус 2 клапана зафиксирован над поднимающимся краем 24 выступающим наружу выступом 25 на поднимающемся внутреннем крае 12 клапанной тарелки 1; обращенная наружу круглая плоскость 26 прилегает к нижней стороне корыта 11 клапанной тарелки 1. Форма корпуса 2 клапана стабилизирована с помощью внешнего края 26, проходящего по периметру со стороны баллона.
Корпус 2 клапана имеет необходимые средства уплотнения, чтобы обеспечивать герметичность клапана относительно клапанной тарелки 1 вокруг штоки 3. Ими, при известных обстоятельствах, являются уплотнительные кромки, расположенные напротив скругленной области клапанной тарелки 1 на переходе от корыта 11 к восходящему краю 12. Со стороны баллона, т.е. на обращенной к внутренности баллона стороне корпуса 2 клапана находится по меньшей мере одна проходящая по периметру уплотнительная кромка 23, проходящая по существу параллельно ходу центральной выемки 21 и воздействующая на пятку 31 штока. Пятка 31 работает как уплотняющее седло и является концентрическим расширением штока 3 со слегка выгнутым ходом. В изображенном здесь положении покоя и запирания штока 3 уплотнительная кромка 23 воздействует на пятку 31 и препятствует попаданию содержимого баллона во входное отверстие 33 штока.
В центральной выемке 21 корпуса 2 клапана проходит шток, имеющий центральный канал 34, служащий выходным каналом для содержимого баллона. Со стороны баллона шток имеет по меньшей мере один боковой проем 33, служащий входным отверстием для содержимого баллона. В изображенном положении покоя это входное отверстие 33 заперто уплотняющим воздействием кромки 23 корпуса 2 клапана на уплотняющее седло 31 штока. При нажатии на шток кромка теряет свое уплотняющее действие, и содержимое баллона может попадать через входное отверстие 33 в канал 34 и выходить наружу.
В изображенной форме исполнения шток имеет в своей нижней части 3b входные отверстия 33, распределенные равномерно по периметру.
В соответствии с изобретением, шток 3 клапана для твердых веществ поделена на две части: на верхнюю часть 3а и нижнюю часть 3b. Верхняя часть 3а охватывает большую часть канала 34 и через мембрану 22 соединена с корпусом 2 клапана. Корпус 2 клапана и верхняя часть 3а штока 3 выполнены как одно целое методом литья под давлением и состоят предпочтительно из одного и того же материала.
Нижняя часть 3b штока взаимодействует с уплотнительной кромкой 23, которая воздействует на пятку 31 нижней части 3b. Могут иметь место несколько уплотнительных кромок.
Верхняя часть 3а включает в себя выходное отверстие соответствующего изобретению клапана, а нижняя часть 3b - входные отверстия 33 для содержимого баллона.
Мембрана 22, соединяющая верхнюю часть 3а штока с корпусом 2 клапана, расположена концентрично вокруг штока и имеет по существу ступенчатый ход вдоль внешней стороны нижней части 3b штока. При этом мембрана 22 достаточно эластична и может компенсировать движение штока 3 при срабатывании баллона под давлением. Ступенчатый ход дает резерв поверхности, который компенсирует удлинение мембраны при срабатывании с помощью перемещения штока 3. Для этого служит также проходящее по периметру углубление 27 в корпус 2 клапана, которое оставляет зазор между верхним концом 24 корпуса 2 клапана и мембраной 22. Мембрана 22 начинается на внутренней стороне корпуса 2 клапана, в области со стороны баллона следует ходу его внутренних стенок и затем продолжается ступенями к внешним стенкам верхней части 3a штока.
Нижняя часть 3b штока имеет наряду с пяткой удлинение 35 со стороны баллона, служащее контропорой для пружинного элемента 40. Изображена только центральная часть пружинного элемента 40. Пружинный элемент 40 при приведении в действие штока движется в направлении баллона и, таким образом, освобождает путь между уплотнительной кромкой 23 и пяткой 31 на нижней части 3b штока.
Корпус клапана имеет в части 26, выступающей в сторону баллона, две выемки 29, находящиеся в зацеплении с держателями пружинного элемента.
Верхняя часть 3а и нижняя часть 3b штока соединены друг с другом с геометрическим замыканием. Для этого верхняя часть 3а штока имеет идущее по периметру утолщение 28 на своем, находящимся со стороны баллона конце, которое в точном соответствии выступает в соответствующее расширение канала 34 в области нижней части 3b штока.
Верхняя часть 3а штока имеет манжету, служащую для того, чтобы герметично запирать извлекающее приспособление, например, пистолет для запенивания. Предпочтительно такая уплотнительная манжета изготовлена из термопластичного эластомера, который привносит с собой необходимые уплотнительные свойства. Запирается верхняя часть 3а штока фиксирующим кольцом 43 из относительно твердого материала, который выступает в паз пистолета для запенивания и передает давление спускового устройства на шток. Уплотнительная манжета 42 и фиксирующее кольцо 43 жестко соединены друг с другом. Для этого фиксирующее кольцо имеет вырез 44 в форме кольца, в который вдается выступ 45 уплотнительной манжеты. Одновременно уплотнительная манжета 42 зафиксирована на уступе 46 в верхней части 3а штока.
Фиг.2 показывает комбинацию из верхней части 3a штока и корпуса 2 клапана. Верхняя часть 3а штока соединена через мембрану 22 с корпусом 2 клапана, при этом мембрана 22 принимает имеющий форму ступеньки вид. Имеющий форму ступеньки вид гарантирует резерв поверхности и одновременно эластичность мембраны и, таким образом, гибкое встраивание верхней части 3а штока в корпус клапана.
Обращенный наружу выступ 25 корпуса клапана служит для закрепления на внутреннем крае клапанной тарелки, при этом проходящий по периметру паз 27 предоставляет необходимую эластичность для установки корпуса 2 клапана в клапанную тарелку 1.
Расположенное со стороны баллона расширение 26 корпуса 2 клапана способствует, с одной стороны, прочной посадке на нижней стороне корыта 11 клапанной тарелки 1 и, с другой стороны, предоставляет выемки 29 для фиксации пружинного элемента.
Находящаяся со стороны баллона часть части 3а штока имеет проходящее по периметру расширение 28, которое в точном соответствии умещается в соответствующее расширение канала 34 в области нижней части 3b штока, см. фиг.3. Изображены входные отверстия 33 для содержимого баллона при приведении в действие клапана и пятка 31, действующая как уплотняющее седло корпуса 2 клапана. Находящееся со стороны баллона удлинение 35 нижней части 3b штока 3 взаимодействует с пружинным элементом 40 и служит одновременно направлению и опоре клапана 3.
Фиг.4 показывает канал 34 штока с расположенной на нем уплотнительной манжетой 42 для подключения извлекающего приспособления, например, пистолета. На верхнем крае верхней части штока находится фиксирующее кольцо 43, которое изготовлено из твердого материала и которое принимает на себя давление извлекающего приспособления при срабатывании клапана.
На фиг.4 изображены в разрезе уплотнительная манжета 42 и фиксирующее кольцо 43, а верхняя часть 3а штока, напротив, на виде сверху. Можно различить, что уплотнительная манжета 42 и фиксирующее кольцо 43 зафиксированы друг на друге в своего рода зубчатом зацеплении, и уплотнительная манжета 42 зафиксирована на уступе части 3а штока. Манжета и фиксирующее кольцо соединены друг с другом в своего рода прессовой посадке.
Фиг.5 показывает пружинную скобу 40, имеющую два высвобожденных внутрь зубца 47, которые служат для фиксации пружинной скобы 40 в выемках 29 корпуса 2 клапана. Зубцы 47 способствуют очень эластичной посадке и фиксируются в выемке 29, они служат держателями пружинной скобы.
Пружинная скоба 40 имеет в своей центральной области лунку 48, выступающую внутрь баллона. Лунка 48 плотно прилегает к удлинению 35 нижней части 3b штока и воспринимает давление, которое оказывает извлекающее приспособление на шток. Под давлением пружинная скоба 40 изгибается в направлении баллона и способствует возврату в исходное положение штока в закрытое положение после окончания процесса извлечения.