КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО ЕМКОСТИ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ВЫДАЧИ ЖИДКОСТИ
VALVE DEVICE FOR FLUID STORAGE AND DISCHARGE

Изобретение предназначено для хранения в емкости и выдачи напитков, преимущественно газированных напитков, из этой емкости оснащенной клапанным устройством, устанавливаемым на горловину емкости, обеспечивающим плотное и надежное присоединение емкости к крану дозатора разливочного автомата и пропускание через себя в емкость углекислого газа под давлением и жидкости, а также воздуха, выдавливаемого из емкости. С точки зрения затрат и надежности емкости для напитков, в которых используется внутреннее давление содержимого в емкости, изготавливают, преимущественно, из полиэтилентерефталата (ПЭТ).
Известная технология заполнения емкости жидкостью, а также перекачки жидкости из нее предусматривает осуществление перелива при постоянном давлении за счет использования сжатого углекислого газа и позволяет избежать вспенивания переливаемой жидкости, особенно характерного для пива, что важно для полного использования объема емкости и исключения нахождения в наполняемой емкости воздуха, кислород которого окисляет пиво, вино и другие напитки и снижает их качество.
При использовании этой технологии к клапанному устройству и к его соединению с емкостью, а также к их взаимной фиксации предъявляются жесткие требования по обеспечению высокой герметичности в закрытом положении при транспортировании или хранении без использования иных дополнительных устройств укупорки, обеспечению высокой герметичности соединения емкости и дозатора при присоединении к крану дозатора, обеспечению надежного функционирования при действии импульсных и постоянных повышенных давлений в широком диапазоне температур окружающей атмосферы, устойчивости к действию спиртов, эфиров, солей и масел и исключению попадания продуктов их химического взаимодействия в жидкость, содержащуюся в емкости.
Известно клапанное устройство емкости для хранения и выдачи жидкости, преимущественно газированных напитков, расположенное внутри горловины емкости, при этом емкость выполнена с выдачной трубкой, простирающейся от клапанного устройства во внутрь емкости, а клапанное устройство состоит из механически соединенных между собой цилиндрических первой и второй частей и клапана, первая часть служит для удержания компонентов клапанного устройства, вторая - для удержания в горловине посредством уплотнения (см. патент РФ 2391287, 27.05.2009).
Недостатками такого устройства является недостаточная стойкость клапана к действию спиртов, эфиров, солей и масел, что создает опасность попадания химических продуктов взаимодействия в жидкость, содержащуюся в емкости, а также ограничивает возможность использования оснащенных клапанным устройством емкостей для транспортирования и продолжительного хранения таких жидкостей как пиво, вино, фруктовые и овощные соки.
Задачей изобретения является создание клапанного устройства емкости для хранения и выдачи жидкости, обладающего повышенной стойкостью к воздействию эфиров и спиртов, которое используют при транспортировании и продолжительном хранении вина, пива фруктовых и овощных соков.
Техническим результатом изобретения является улучшение условий хранения и выдачи жидкости вследствие обеспечения высокой надежности запирания емкости при использовании клапанного устройства за счет повышения герметизации, благодаря плотному прилеганию клапана к деталям устройства, образующим седло клапана, и улучшения скольжения клапана, а также увеличение срока службы устройства при одновременном упрощении изготовления его деталей.
Указанный результат достигается тем, что клапанное устройство емкости для хранения и выдачи жидкости, преимущественно газированных напитков, в горловине которой это устройство расположено, а емкость содержит выдачную трубку и крышку, закрепленную на горловине в виде колпачка с отверстием в его торце, причем клапанное устройство состоит из соединенных между собой цилиндрических первой и второй частей и кольцеобразного клапана, выполненного с возможностью принудительного перемещения, первая часть служит для удержания компонентов клапанной конструкции, вторая - для удержания в горловине и герметизации емкости посредством уплотнения, первая часть выполнена с дном, в центре которого установлен трубчатый элемент для прохождения через него внутрь емкости выдачной трубки, снабженной надетым на нее стаканом, предназначенным для крепления его в трубчатом элементе и имеющим отбортовку по месту расположения дна, и окна для прохождения жидкости на цилиндрической поверхности, служащей направляющей для пружины, упирающейся в дно первой части, при этом на внутренней поверхности второй части выполнены прорези, а в дне первой части - отверстия для подачи в емкость углекислого газа и выхода углекислого газа или воздуха из нее, клапан, располагаемый между внутренней поверхностью второй части и цилиндрической поверхностью стакана, имеет первую, вторую, противолежащую первой, наружную и внутреннюю боковые поверхности, первая поверхность выполнена с выступающей средней частью и с опорными частями для взаимодействия с отбортовками, выполненными на внутренней поверхности второй части и стакана, на второй поверхности клапан выполнен с ребрами жесткости и кольцевой полостью под пружину, прижимающую опорные части клапана к отбортовкам внутренней поверхности второй части и стакана, причем клапан изготовлен из эластопласта с твердостью 69-75 по Шору литьем под давлением, наружная и внутренняя боковые поверхности клапана, взаимодействующие соответственно с внутренней поверхностью второй части и цилиндрической поверхностью стакана выполнены конусообразными, а крышка установлена заподлицо со второй частью, опираясь краем отверстия на выступ, выполненный на наружной поверхности второй части.
В клапанном устройстве соединение цилиндрических первой и второй частей и крепление стакана в трубчатом элементе выполнены в виде защелки выступ-впадина или при помощи резьбы, а клапан имеет от 24 до 48 ребер жесткости.
Элементы клапанного устройства за исключением пружины выполнены из пластмассы и также, как и клапан, изготовлены литьем под давлением.
Клапанное устройство, устанавливаемое на емкость 1 с горловиной, расположено внутри горловины, а выдачная трубка 2 емкости 1, простирается через клапанное устройство внутрь емкости 1. Клапанное устройство состоит из механически соединенных между собой и выполненных из пластмассы (акрилонитрилбутадиенстирол - ABS (АБС) пластик, полиэтилен, полиацеталь, полипропилен и т.п.) цилиндрических первой 3, вставленной во вторую 4 частей. При этом отогнутый край 5 первой 3 части выполнен с прорезями в виде секций (на чертеже не показано), вставляемых за счет упругости в окна во второй 4 части. На внутренней поверхности второй части 4 образованы прорези 6, служащие для подачи из дозатора (на чертеже не показан) в емкость 1 углекислого газа, а также для выхода из емкости 1 углекислого газа или воздуха, находящегося в незаполненной емкости 1. Первая 3 часть служит для удержания компонентов клапанной конструкции с клапаном 7, а вторая 4 - для удержания в горловине и герметизации емкости посредством уплотнительной манжеты 8. Для удержания от выпадения манжеты 8 при монтаже на наружной поверхности второй 4 части выполнены выступы 9 и 10, причем выступ 10 выполнен вблизи ее свободного конца. Клапанное устройство закрывают защелкиваемой на горловине пластмассовой крышкой 11 в виде колпачка с отверстием в торце, открывающим доступ к клапану 7.
Край отверстия опирается на выступ 10, выполненный на наружной поверхности второй 4 части и устанавливается (соответственно и вся крышка 11) заподлицо со второй 4 частью. Крышку 11 (из стеклонаполненного полиамида, акрилонитрилбутадиенстирола - ABS (АБС) пластика и т.п.) закрепляют на горловине посредством заведения в кольцевую выемку 12 (впадину), образованную между двумя выступами на внешнем ободе горловины, выступов-защелок, выполненных в виде секций на внутренней цилиндрической части крышки 11, располагающихся под прямоугольными окнами на этой же части крышки 11, обеспечивающими возможности упругой деформации цилиндрической части крышки без ее разрушения. Первая 3 часть выполнена с дном 13, в центре которого имеется трубчатый элемент 14 для прохождения через него выдачной трубки 2 с надетым на нее стаканом 15, цилиндрическая поверхность которого является направляющей для цилиндрической пружины 16, которая упирается в дно 13 первой 3 части. При этом в дне 13 выполнены отверстия (на чертеже не показаны) для прохождения из дозатора в емкость 1 углекислого газа, а также для выхода из емкости 1 углекислого газа или воздуха, находящегося в незаполненной емкости 1. Трубчатый элемент 14 выполнен за одно целое с первой 3 частью и его свободный конец заканчивается выступом, вставляемым в кольцевую выемку стакана 15 из пластмассы (акрилонитрилбутадиенстирол - ABS (АБС) пластик, полиацеталь, полипропилен, и т.п.) (соединение типа защелки). Стакан 15 имеет дно 17 с отбортовкой и окна 18 на цилиндрической поверхности, предназначенные для прохождения жидкости. Кольцеобразный клапан 7 расположен между внутренней поверхностью второй 4 части и цилиндрической поверхностью стакана 15, на первой (верхней при вертикальном расположении емкости) поверхности клапан имеет выступающую среднюю часть и опорные части для взаимодействия с отбортовками соответственно внутренней поверхности второй 4 части и дна 17 стакана 15. На противоположной стороне (нижней) клапана 7 выполнены ребра 19 жесткости и кольцевая полость под пружину 16, прижимающую опорные части клапана к отбортовкам внутренней поверхности второй 4 части и дна стакана 15. Клапан 7 изготавливают в виде единой однородной монолитной детали из эластомера с твердостью 69-75 по Шору литьем под давлением. Наружная и внутренняя боковые поверхности клапана 7, взаимодействующие соответственно с внутренней поверхностью второй 4 части и наружной цилиндрической поверхностью стакана 15 выполнены конусообразными. При этом угол наклона конуса составляет 45°±2°, что обеспечивает улучшение скольжения по внутренней поверхности второй 4 части и цилиндрической поверхности стакана 15 и высокое качество герметизации.
Конструкция клапанного устройства предусматривает возможность устанавливать на цилиндрической поверхности стакана 15 между пружиной 16 и второй поверхностью клапана 7 дополнительную жесткую шайбу (на рисунке не показана), плотно поджимаемую к этой поверхности клапана 7, свободно скользящую по цилиндрической поверхности стакана 15 вдоль внутренней цилиндрической поверхности второй 4 части и обеспечивающую повышение жесткости поджима клапана 7 пружиной 16 и уменьшение деформации клапана 7 при использовании для заполнения емкости или выдачи из нее напитков нестандартных дозаторов и кранов, имеющих уменьшенную толщину стенки внутренней трубы трубчатого приспособления (на рисунке не показано).
Устройство работает следующим образом.
Устройство запрессовывают в горловину емкости 1, осуществляя ее герметизацию посредством уплотнительной манжеты 8, надетой на наружную поверхность второй 4 части, и расположенной с зазором относительно выступов 9, 10, выступая за их края. Фиксацию устройства на горловине емкости 1 осуществляют при помощи крышки 11, заводя в кольцевую выемку 12, образованную между двумя выступами на внешнем ободе горловины, выступы, выполненные в виде секций на внутренней цилиндрической части крышки 11. Для заполнения жидкостью емкость 1 помещают на разливочном автомате, вводя захваты автомата под силовое кольцо емкости 1. На крышку 11 устанавливают заливную головку и плотно прижимают устройство к ней (на чертеже не показана). Заполнение сосуда жидкостью проводят в следующем порядке. Внутренней трубой трубчатого приспособления заливной головки дозатора, представляющего собой коаксиальную конструкцию из двух труб (на чертеже не показано), нажимают на среднюю часть клапана 7 и одновременно внешняя труба этого приспособления с эластичным уплотнителем прижимается к отбортовке второй 4 части и плоской поверхности крышки 11. Под действием внутренней трубы происходит смещение клапана 7. При смещении клапана 7 и сдвиге его за окна 18 открывается проход для жидкости из дозатора, подающейся под давлением по внутренней трубе трубчатого приспособления, через окна 18 в стакане 15 внутрь емкости 1 по трубке 2. Поступающая жидкость выдавливает находящийся в емкости 1 углекислый газ, который проходит через отверстия в дне 13 первой 3 части и прорези 6 во второй 4 части и выходит через кольцевое пространство между отбортовкой второй 4 части и внешней поверхностью внутренней трубы трубчатого приспособления и далее по зазору между внутренней и внешней трубами трубчатого приспособления заливной головки поступает в резервуар сборник углекислого газа или выбрасывается в атмосферу. После заполнения емкости 1 жидкостью заливочную головку отводят и клапан 7 под действием пружины 16, возвращаясь в исходное положение, запирает емкость 1.
Выдачу жидкости из емкости 1 осуществляют следующим образом. Внутренней трубой трубчатого приспособления крана, имеющего конструкцию аналогичную конструкции трубчатого приспособления заливной головки нажимают на среднюю часть клапана 7, при этом происходит смещение клапана 7 и сдвиг его за окна 18. Одновременно производят поджим эластичного уплотнителя внешней трубы к отбортовке второй 4 части и плоской поверхности крышки 11 и подают углекислый газ по зазору между внешней и внутренней трубами трубчатого приспособления в полость клапанного устройства через открывающееся кольцевое пространство между отбортовкой второй 4 части и внешней поверхностью внутренней трубы трубчатого приспособления, прорези 6 второй 4 части и отверстия в дне 13 первой 3 части. Газ давит на жидкость и вытесняет ее из емкости 1 через выдачную трубку 2 и окна 18 во внутреннюю трубу трубчатого приспособления и далее на розлив в используемые емкости.
Конусообразная форма наружной и внутренней поверхностей клапана 7 обеспечивает плотный контакт острых кромок этих поверхностей клапана к внутренней поверхности второй 4 части и наружной поверхности стакана 15, обеспечивая надежную герметизацию кольцевого пространства между отбортовками второй 4 части и дна 17 стакана 15. Сам клапан 7 имеет малую толщину порядка 8-9 мм, например, даже для таких емкостей, как кеги, причем высота ребер 19 жесткости составляет около 0,9 толщины клапана 7, а их количество равно от 24 до 48, что упрощает его изготовление, а также снижает материалоемкость и затраты на изготовление. Все элементы клапанного устройства (за исключением пружины) выполнены из пластмассы (пластик ABS, полиацеталь, полипропилен, стеклонаполненный полиамид, эластомер и т.п.) и также, как и клапан 7 изготовлены литьем под давлением, что также упрощает изготовление и снижает затраты на изготовление, дополнительная жесткая шайба изготовлена вырубкой из листа нержавеющей стали или пластика - технологичным и низкозатратным способом.