ГОРЛОВИННЫЙ ЗАТВОР (ВАРИАНТЫ)

Горловинный затвор относится к приспособлениям для укупорки емкостей с жидкими продуктами, в частности, для укупорки бутылок с напитками, растворителями и т.д.
Известен горловинный затвор по патенту РФ №2231487, содержащий устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при наклоне емкости во время ее опорожнения. Клапан выполнен с конусной посадочной поверхностью и с лопастями для обеспечения завихрения жидкости при опорожнении емкости, выполненными на клапане со стороны полости емкости и/или полости корпуса, а на стенке сливного отверстия корпуса, со стороны последнего, противоположной размещению клапана, выполнены лопатки для дополнительной закрутки завихренного потока сливаемой из емкости жидкости. Данный горловинный затвор является прототипом для всех вариантов заявленного технического решения.
Недостатком данного затвора является то, что при опорожнении емкости в момент завихрения потока жидкости с помощью лопастей, выполненных на клапане, а так же закручивания потока жидкости с помощью лопаток, расположенных на стенке сливного отверстия, происходит самопроизвольное торможение потока из-за подпора закрученного потока завихренной жидкости входящим в полость емкости воздухом, необходимым для вымещения объема жидкости. Это приводит к разрыву и пульсации выливающейся из емкости струи жидкости входящим (вымещающим) воздухом, и как, следствие, опорожнение емкости осуществляется не плавно и не обеспечивается регулирование скорости истекания и точное дозирование.
Кроме того, из за одностороннего центрирования клапана относительно корпуса затвора со стороны сливного отверстия, при медленном наклоне емкости для ее опорожнения, сила трения в центрирующем элементе сильно возрастает и клапан не перемещается, тем самым не открывает сливное отверстие. По этой же причине клапан часто не садится на посадочное место, оставаясь незакрытым в момент возврата емкости в вертикальное положение, что так же снижает надежность работы затвора. Выше упомянутое посадочное место имеет слишком большую площадь запирания, то есть соприкосновения с
коническим клапаном. В месте соприкосновения при однократном попадании жидкости на конусную поверхность клапана и поверхность посадочного места получается, известный в физике, эффект слипания мокрых поверхностей, которые прилипают друг к другу, а при наклоне емкости для ее опорожнения остаются слипшимися и клапан не открывается без постороннего механического вмешательства или резкого встряхивания.
Так же недостатком данного горловинного затвора является то, что при обтекании жидкостью конусной посадочной поверхности клапана, в месте ее окончания (обрыва) образуется турбулентное завихрение жидкости, негативно влияющее на скорость истекающей, из емкости жидкости, образующее ее пульсацию. Это приводит к чрезмерному увеличению времени опорожнения емкости и образованию разбрызгивания жидкости на выходе из сливного отверстия.
Так же недостатком данного горловинного затвора является отсутствие на внешней стороне корпуса посадочных поясков и, как следствие, затвор не удерживается в горловине бутылки из-за сильно разнящегося внутреннего диаметра и геометрического строения горловины бутылки, производимой в России по ГОСТ 10117-91, для емкостей от 0,25 до 1.00 литра. В этой ситуации горловинный затвор не удерживается в горловине бутылки, а так же не удавалось автоматизировать процесс укупорки бутылок.
Технический результат первого варианта изобретения
Повышение надежности затвора и более надежного запирания клапана, повышение стабилизации струи при опорожнении емкости за счет максимального уменьшения влияния запирающего элемента на поток истекающей жидкости и исключении возможности прохождения в емкость вымещающего воздуха при опорожнении емкости, плавности и точности дозирования за счет обеспечения двойного центрирования.
Технический результат второго варианта изобретения
Повышение надежности затвора и более надежного запирания клапана, повышение стабилизации струи и точности дозирования за счет обеспечения двойного центрирования и дополнительно более надежное и плавное открывание клапана при опорожнении емкости за счет устранения эффекта залипания клапана в центрирующем элементе в момент опорожнения емкости.
Технический результат третьего варианта изобретения
Повышение надежности затвора и более надежного запирания клапана, повышение стабилизации струи и точности дозирования за счет обеспечения двойного центрирования и дополнительно увеличение скорости истекания струи жидкости из емкости при опорожнении за счет обеспечения запирания жидкости в емкости в вертикальном положении и устранения разбрызгивания жидкости при выходе из сливного отверстия.
Технический результат четвертого варианта изобретения
Повышение надежности затвора и более надежного запирания клапана, повышение стабилизации струи и точности дозирования за счет обеспечения двойного центрирования и дополнительно более надежное и плавное открывание клапана при опорожнении емкости, увеличение скорости истекания струи жидкости из емкости при опорожнении, более надежное и плавное открывание клапана при опорожнении емкости, устранение разбрызгивания жидкости на выходе из сливного отверстия.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в горловинном затворе, содержащем устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан с конусной посадочной поверхностью и с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости, что в центре сливного отверстия корпуса установлено кольцо, соединенное перемычками с корпусом, центрирующее ножку клапана относительно сливного отверстия, а у основания ножки клапана выполнены усики для обеспечения центрирования клапана относительно корпуса. Это позволяет повысить надежность работы затвора за счет обеспечения двойного центрирования клапана относительно корпуса затвора т. к. первоначально ножка клапана центрируется со стороны сливного отверстия относительно корпуса затвора кольцом на перегородках, выполненным в сливном отверстии корпуса, и дополнительное центрирование осуществляется за счет усиков, выполненных у основания ножки клапана. Достижение лучшего центрирования клапана в корпусе позволяет улучшить запирание клапана в вертикальном положении, а так же дает возможность стабилизировать поток истекаемой жидкости за счет равномерного обтекания клапана жидкостью со всех сторон при ее истекании из емкости и обеспечить равномерность потока жидкости, а значит более точное дозирование жидкости при разных углах наклона емкости. А устранение закручивающих лопастей в сливном отверстии привело к беспрепятственному прохождению в емкость вымещающего воздуха при ее опорожнении.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в горловинном затворе, содержащем устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан с конусной посадочной поверхностью и с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости, что в центре сливного отверстия корпуса установлено кольцо, соединенное перемычками с корпусом, центрирующее ножку клапана относительно сливного отверстия, а у основания ножки клапана выполнены усики для
обеспечения центрирования клапана относительно корпуса, место посадки клапана в корпусе выполнено цилиндрическим.
Применение цилиндрического посадочного места дает возможность устранить залипание клапана с конусной посадочной поверхностью на посадочном месте за счет максимального уменьшения площади соприкосновения посадочного места с клапаном. Устранение эффекта слипания мокрых поверхностей делает более надежным и плавным открывание клапана при опорожнении емкости, а так же становится возможным применение горловинного затвора в емкостях с сахаросодержащими и маслянистыми жидкостями.
Указанный технический результат по третьему варианту достигается тем, что в горловинном затворе, содержащем устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости, что в центре сливного отверстия корпуса установлено кольцо, соединенное перемычками с корпусом, центрирующее ножку клапана относительно сливного отверстия, а у основания ножки клапана выполнены усики для обеспечения центрирования клапана относительно корпуса, клапан выполнен с полусферической посадочной поверхностью.
При применении клапана в виде полусферы, в месте обрыва поверхности клапана устраняются турбулентные завихрения жидкости, в связи с чем, поток делается более стабилизированным и плавным.
Это позволяет увеличить скорость истекания струи жидкости из емкости при опорожнении и устраняет разбрызгивание жидкости на выходе из сливного отверстия.
Указанный технический результат по четвертому варианту достигается тем, что в горловинном затворе, содержащем устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости, что в центре сливного отверстия корпуса установлено кольцо, соединенное перемычками с корпусом, центрирующее ножку клапана относительно сливного отверстия, а у основания ножки клапана выполнены усики для обеспечения центрирования клапана относительно корпуса, клапан выполнен с полусферической посадочной поверхностью, место посадки клапана в корпусе выполнено цилиндрическим.
Совокупность двойного центрирования применения полусферической посадочной поверхности клапана и цилиндрического посадочного места корпуса дает повышение надежности затвора и более надежного запирания клапана, повышение стабилизации струи и
точности дозирования за счет обеспечения двойного центрирования, максимальное увеличение скорости истекания струи жидкости из емкости и более надежное и плавное открывание клапана при опорожнении емкости, а так же устранение разбрызгивания жидкости на выходе из сливного отверстия.
Дополнительным признаком ко всем вариантам затвора является выполнение на внешней поверхности корпуса посадочных поясков, что позволяет обеспечить возможность надежного крепления затвора в горловине бутылки.
Причем установка и крепление горловинного затвора на горловине бутылки значительно упрощается при ручной установке и делает данный горловинный затвор возможным при его применении в автоматических линиях укупорки бутылок российского производства.
Все варианты горловинного затвора имеют отличительные от прототипа признаки, что обуславливает соответствие заявленного технического решения критерию «новизна».
Каждый вариант горловинного затвора представляет собой совокупность существенных признаков, обеспечивающих новый технический результат, что обуславливает соответствие заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».
Настоящее изобретение для каждого варианта исполнения иллюстрируется конкретными примерами, которые наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - представлен общий вид горловинного затвора с конусным клапаном по первому варианту исполнения.
фиг.2 - представлен общий вид горловинного затвора с конусным клапаном с цилиндрическим посадочным местом по второму варианту исполнения;
фиг.3 - представлен общий вид горловинного затвора с полусферическим клапаном по третьему варианту исполнения;
фиг.4 - представлен общий вид горловинного затвора с полусферическим клапаном с цилиндрическим посадочным местом по четвертому варианту исполнения;
фиг.5 - показан принцип работы горловинного затвора, установленного в горловине бутылки, при опорожнении емкости;
фиг.6 - показано позиционирование горловинного затвора в горловине бутылки.
Согласно первого и второго варианта исполнения горловинный затвор, содержащий устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан, снабженный ножкой и конусной посадочной поверхностью, с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного
отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости.
В центре сливного отверстия корпуса установлено кольцо, соединенное перемычками с корпусом, центрирующее ножку клапана относительно сливного отверстия, а у основания ножки клапана выполнены усики для обеспечения центрирования клапана относительно корпуса.
Горловинный затвор (фиг.1-2) содержащий корпус 1, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан 2 с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости. Клапан 2 выполнен с конусной посадочной поверхностью, которой он контактирует с посадочным местом 3 корпуса. Клапан 2 выполнен с усиками 4 для обеспечения центрирования клапана относительно корпуса 1 при опорожнении емкости, выполненными на нем со стороны полости корпуса у основания ножки.
Со стороны сливного отверстия в корпус вставлено центрирующее кольцо 5, являющееся центрирующим элементом ножки 6 клапана, на котором со стороны, обращенной внутрь корпуса в сторону ножки 6 клапана, выполнены перемычки 7, образующие в центре цилиндрическое кольцо 8, в которое заходит ножка клапана, обеспечивающее ее центрирование по отношению к сливному отверстию. В сливном отверстии корпуса установлена прокладка 9 для герметизации бутылки в закрытом состоянии.
Пользование горловинным затвором происходит следующим образом.
После удаления прокладки 9 емкость наклоняют для осуществления перелива жидкости в тару. Жидкость из емкости под собственным весом отодвигает клапан 2, что обеспечивает перетекание жидкости из емкости в полость корпуса 1 через зазор между клапаном 2 и посадочным местом 3 корпуса. Как видно на фиг.5 при наклоне емкости в полости корпуса затвора остается некоторый объем воздуха, который в свою очередь проникает в полость емкости через образовавшийся зазор между клапаном и посадочным местом корпуса, увлекая за собой поток вымещающего жидкость воздуха.
Протекающая жидкость, проходя через посадочное место 3 корпуса, попадает из полости емкости в полость корпуса 1, а входящий поток воздуха равномерно вымещает жидкость из емкости через сливное отверстие, что приводит к исключению разрыва струи и обеспечивает возможность регулировать процесс истекания жидкости за счет изменения угла наклона емкости. Поток жидкости, равномерно обтекая клапан со всех сторон уровня текущей жидкости, образует на выходе из сливного отверстия единую струю.
После окончания переливания жидкости емкость переворачивают в вертикальное положение, и клапан 2, с двойным центрированием, организованным усиками 4 клапана и перемычками 7 центрирующего кольца 5 под действием собственного веса точно позиционируется на поверхность посадочного места 3 корпуса, разобщая полости емкости и корпуса между собой.
Согласно третьего и четвертого варианта исполнения горловинный затвор, содержащий устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан, снабженный ножкой и конусной посадочной поверхностью, с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости.
В центре сливного отверстия корпуса установлено кольцо, соединенное перемычками с корпусом, центрирующее ножку клапана относительно сливного отверстия, а у основания ножки клапана выполнены усики для обеспечения центрирования клапана относительно корпуса, клапан выполнен с полусферической посадочной поверхностью.
Горловинный затвор (фиг.3-4) содержащий корпус 1, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан 2 с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости. Клапан 2 выполнен с полусферической посадочной поверхностью, которой он контактирует с посадочным местом 3 корпуса. Клапан 2 выполнен с усиками 4 для обеспечения центрирования клапана относительно корпуса 1 при опорожнении емкости, выполненными на нем со стороны полости корпуса у основания ножки.
Со стороны сливного отверстия в корпус вставлено центрирующее кольцо 5, являющееся центрирующим элементом ножки 6 клапана, на котором со стороны, обращенной внутрь корпуса в сторону ножки 6 клапана, выполнены перемычки 7, образующие в центре цилиндрическое кольцо 8, в которое заходит ножка клапана, обеспечивающее ее центрирование по отношению к сливному отверстию. В сливном отверстии корпуса установлена прокладка 9 для герметизации бутылки в закрытом состоянии.
Пользование горловинным затвором происходит следующим образом.
После удаления прокладки 9 емкость наклоняют для осуществления перелива жидкости в тару. Жидкость из емкости под собственным весом отодвигает клапан 2, что обеспечивает перетекание жидкости из емкости в полость корпуса 1 через зазор между клапаном 2 и посадочным местом 3 корпуса. Как видно на фиг.5 при наклоне емкости в
полости корпуса затвора остается некоторый объем воздуха, который в свою очередь проникает в полость емкости через образовавшийся зазор между клапаном и посадочным местом корпуса, увлекая за собой поток вымещающего жидкость воздуха.
Протекающая жидкость, проходя через посадочное место 3 корпуса, попадает из полости емкости в полость корпуса 1, а входящий поток воздуха равномерно вымещает жидкость из емкости через сливное отверстие, что приводит к исключению разрыва струи и обеспечивает возможность регулировать процесс истекания жидкости за счет изменения угла наклона емкости. Поток жидкости, равномерно обтекая клапан со всех сторон, образует на выходе из сливного отверстия единую струю.
После окончания переливания жидкости емкость переворачивают в вертикальное положение, и клапан 2, с двойным центрированием, организованным усиками 4 клапана и перемычками 7 центрирующего кольца 5 под действием собственного веса точно позиционируется на поверхность посадочного места 3 корпуса, разобщая полости емкости и корпуса между собой.
По любому из четырех вариантов исполнения горловинный затвор, содержащий устанавливаемый в горловину емкости корпус, выполненный со сливным отверстием и во внутренней полости которого свободно размещен клапан, снабженный ножкой, с возможностью разобщения полости емкости и полости сливного отверстия корпуса при вертикальном положении емкости и сообщения указанных полостей при опорожнении емкости. На внешней поверхности корпуса выполнены посадочные пояски, обеспечивающие более надежное удержание затвора в емкости.
На корпусе 1 (фиг.6) горловинного затвора установлены посадочные пояски 10, количество, расположение и диаметр которых подобран таким образом, что при начальном позиционировании корпуса затвора на горловине бутылки, он с легкостью проваливается до ближайшего посадочного пояска расположенного в средней части корпуса, из-за большого зазора между внутренней стенкой емкости и стенкой затвора, и тем самым, в первой стадии установки надежно позиционирует затвор на горловине бутылки. Во второй стадии (на фиг.5), при дальнейшем осаживании затвора, для полного его оседания в горловину бутылки, посадочные пояски, деформируясь, плотно фиксируют затвор относительно стенок горловины и исключают его изъятие из бутылки.