КЛАПАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЕМКОСТИ
VALVE STRUCTURE FOR TANK

Изобретение относится к укупорочным конструкциям для емкостей, устанавливаемым на горловинах емкостей для хранения и выдачи жидкости, находящейся в емкости под давлением и может быть использована для хранения и выдачи напитков из кегов и бутылей, изготовленных из ПЭТ и предназначенных для автоматизированного розлива.
Емкости с установленными на них клапанными конструкциями применяют для хранения и розлива напитков, например, таких как пиво. Данные клапанные конструкции имеют несколько каналов, обеспечивающих прохождение жидкости и газа; При заполнении, когда емкость обычно находится в перевернутом вверх дном состоянии, напиток вводится через первый канал клапанной конструкции, в то время как вытесняемый из емкости газ выходит через второй канал. Для целей розлива напитка к клапанной конструкции герметично присоединяется разливочная головка, через которую в емкость через первый канал подается газ (азот или углекислый газ) для того чтобы вытеснить напиток из емкости через второй канал. Разливочная головка, присоединяемая к клапанной конструкции, воздействует на подпружиненные элементы клапанной конструкции с последующим открытием каналов. Уплотнительный элемент клапанной конструкции служит для того, чтобы внутри емкости сохранялось созданное избыточное давление при снятии (демонтаже) разливочной головки. Как правило, в случае налива и хранения пива избыточное давление составляет примерно 2,5-3,0 бара. Указанное давление является рабочим давлением ПЭТ емкости. При этом ПЭТ емкость выдерживает давление примерно 7-8 бар.
После полного розлива напитка, согласно инструкции по эксплуатации, подобные емкости необходимо освободить от избыточного давления. Однако бывают случаи неправильной эксплуатации таких емкостей, при которых после опорожнения емкости остаются под давлением, что при неосторожном обращении может привести к разрыву емкости.
Решение данной проблемы возможно за счет нарушения целостности клапанной конструкции, нарушения герметичности клапанной конструкции, а также за счет фиксирования клапанной конструкции в приоткрытом положении после снятия разливочной головки. В последних двух случаях образуется канал для выхода газа из емкости и соответственно постепенного стравливания избыточного давления.
Известна крышка для герметичной емкости (патент на изобретение RU 2555137, опубл. 20.05.2014 г.), содержащая корпус, по меньшей мере один клапанный элемент, выполненный с возможностью перемещения относительно корпуса между закрытым и открытым положениями; и запирающий механизм, выполненный с возможностью удерживать клапанный элемент в открытом положении; причем запирающий механизм имеет первую и вторую части, где первая часть может передвигаться за счет воздействия клапанного элемента и содержит запирающий элемент, который может зацепляться с ответным элементом на корпусе, чтобы удерживать клапанный элемент в открытом положении; а вторая часть может передвигаться за счет воздействия на нее первой части, когда клапанный элемент перемещается из закрытого положения в открытое положение; при этом, когда клапанный элемент возвращается из открытого положения в закрытое положение, первая часть может перемещаться относительно второй части; причем указанное относительное движение первой и второй частей обеспечивает сцепление запирающего элемента с ответным элементом на корпусе, чтобы удерживать клапанный элемент, когда он возвращается в открытое положение.
Известная конструкция крышки для емкости имеет сложную конструкцию.
Известна емкость (патент на изобретение RU 2466085, опубл. 10.11.2012 г.) из пластика с запорной арматурой с уплотнением, в которой запорная арматура и/или уплотнение выполнены с возможностью формирования незакрывающегося сквозного отверстия для сброса давления внутри емкости после ранее проведенного процесса открывания при последующем автоматическом процессе закрывания. Незакрывающееся сквозное отверстие образуется за счет деформации упора запорной арматуры, контактирующего с уплотнением, во время закрывания емкости. (принят за прототип)
Главным отличием, заявляемого изобретения от прототипа является отсутствие разрушаемых компонентов крышки емкости.
Техническая задача заявляемого изобретения заключается в создании клапанной конструкции, обеспечивающей герметичность емкости в процессе налива напитка и разгерметизацию емкости после опорожнения емкости, и соответственно сброс остаточного избыточного давления, после первого использования у потребителя.
Технический результат - безопасность хранения и утилизации использованных емкостей.
Технический результат достигается тем, что клапанная конструкция для емкости содержит крышку с центральным отверстием со средством соединения с горловиной емкости, кольцевую гайку, пружину, полый шток и выполненный с возможностью перемещения вдоль штока клапанный элемент, при этом в донной части кольцевой гайки на ребрах жесткости размещено стопорное кольцо, выполненное с возможностью перемещения в направлении верхнего торца крышки и зацепления с нижним и верхним краем клапанного уплотнения.
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами:
Фиг. 1 - клапанная конструкция в разрезе в сборке;
Фиг. 2 - клапанная конструкция в разрезе в процессе заполнения емкости;
Фиг. 3 - клапанная конструкция в разрезе после заполнения емкости;
Фиг. 4 - клапанная конструкция в разрезе в процессе розлива (под воздействием присоединенной разливочной головки);
Фиг. 5 - клапанная конструкция в разрезе после снятия разливочной головки;
Фиг. 6 - вид стопорного кольца.
Клапанная конструкция содержит крышку 1 с центральным отверстием, установленный в нем вдоль продольной оси полый шток 2, клапанный элемент 3, пружину 4 и кольцевую гайку 5, обеспечивающую ее поджатие (фиг. 1-5).
Клапанная конструкция может быть соединена с горловиной емкости 6 как замковым, так и резьбовым соединением. Для обеспечения герметичности соединения клапанной конструкции, с горловиной емкости на торец горловины емкости 6 устанавливается кольцевой уплотнитель 7.
Шток 2 выполнен полым в виде трубки. Один конец штока выполнен открытым и проходит сквозь отверстие кольцевой гайки 5, выступая за ее пределы. Второй конец штока 2 выполнен закрытым и снабжен выступом. В верхней части полого штока 2 размещено по крайней мере одно окно для прохождения напитка при розливе.
На штоке 2, с возможностью перемещения вдоль него, установлен клапанный элемент 3 с центральным отверстием, снабженным кольцевым уступом, выполненным с возможностью взаимодействия с выступом полого штока 2.
Поджатие клапанного элемента 3 к кольцевому выступу крышки 1 осуществляется пружиной 4, устанавливаемой между кольцевой гайкой 5 и клапанным элементом 3. Для предотвращения продавливания поверхности материала клапанного элемента 3 между ним и пружиной 4 установлено уплотняющее кольцо 8.
Крепление кольцевой гайки 5 к крышке 1 осуществляется резьбовым соединением. Кольцевая гайка 5 в донной части снабжена отверстиями для прохождения жидкости или газа.
В донной части кольцевой гайки 5 также выполнены ребра жесткости 9, на которые устанавливается стопорное кольцо 10, выполненное в форме разрезного кольца с перпендикулярно расположенными выступами 11, снабженными в верхней и средней части зубцами 12 и 13 (Фиг. 6). Количество выступов может быть один и более. Для равномерной центровки кольца в корпусе оптимальным является выполнение трех выступов, расположенных на равном расстоянии друг от друга.
Высота выступов 11 стопорного кольца 10 определяется величиной хода уплотнительного элемента, который зависит от типа применяемой разливочной головки, а расстояние между зубцами 12 и 13 толщиной уплотнительного элемента 3, находящейся в контакте с внутренней стенкой крышки 1.
Ребра жесткости 9 имеют форму прямоугольных пластин с прямоугольной выемкой посередине равномерно расположенных по внутреннему диаметру в донной части кольцевой гайки и скрепленных поперечинами между собой и с корпусом гайки. Во внутреннюю прямоугольную выемку устанавливается нижний конец пружины 4, а на верхний внешний край ребер жесткости 9, устанавливается стопорное кольцо 10. Такая конструкция при небольшом весе обеспечивает жесткую конструкцию всей кольцевой гайки 5, позволяющую при закручивании создавать достаточное усилие для плотного соединения кольцевой гайки 5 с корпусом.
В процессе сборки стопорное кольцо 10 сжимается и в сжатом виде устанавливается на ребра жесткости 9 в донной части кольцевой гайки 5 с прилеганием к внутренней поверхности кольцевой гайки 5.
Осуществление изобретения.
Для изготовления клапанной конструкции применяются полимерные материалы, в частности крышка, шток, стопорное кольцо и кольцевая гайка клапанной конструкции изготовлены из полиацеталя, а клапанный элемент из термоэластопластов (ТЭП), или резины на основе этилен-пропилен-диенового каучука (ЭПДМ), или силикона.
Заполнение емкости напитком, также как и розлив напитка из емкости осуществляется посредством клапанной конструкции, установленной на горловину емкости 6 посредством резьбового или замкового соединения.
Для обеспечения розлива жидкости к открытому концу полого штока 2 подсоединяется трубка выдачи напитка.
Заполнение емкости осуществляется следующим образом:
Разливочная головка автоматической линии розлива (не изображена на фиг.) имеет круговой выступ, который нажимает на открытую со стороны крышки 1 поверхность подпружиненного клапанного элемента 3 (Фиг. 2). При этом происходит открытие первого кольцевого канала между клапанным элементом 3 и внутренней стороной крышки 1, а также второго канала, образованного внутренним каналом полого штока 2 с открытым окном на его образующей поверхности. Одновременно происходит зацепление верхнего зубца 13 выступа 11 стопорного кольца 10 за нижний край клапанного элемента 3. Заполнение емкости жидкостью осуществляют через второй канал, при этом происходит вытеснение газа, находящегося в емкости, через первый канал.
После снятия давления со стороны разливочной головки на клапанный элемент 3, он возвращается в исходное положение, перекрывая оба канала. В процессе возврата клапанного элемента 3 происходит перемещение стопорного кольца 10, сцепленного с нижним краем клапанного элемента 3 вверх. При этом нижняя часть разрезного кольца 10 стремится расшириться, за счет упругости материала и того, что его диаметр больше внутреннего диаметра корпуса 1. происходит расширение стопорного кольца и прижатие его к внутренней стенке корпуса 1 (Фиг. 3). Герметичность при этом не нарушается так как части стопорного кольца не находятся в области прилегания элемента 3 и корпуса 1.
Хранение и транспортирование емкости, заполненной напитком, осуществляют при закрытом клапанном элементе 3.
Розлив жидкости из емкости осуществляется таким же образом. Круговой выступ разливочной головки (не изображена на фиг.) нажимает на открытую со стороны крышки
1 поверхность подпружиненного клапанного элемента 3 (Фиг. 4). При этом происходит открытие первого кольцевого канала между клапанным элементом 3 и внутренней стороной крышки 1, а также второго канала, образованного, по меньшей мере, одним окном на образующей поверхности полого штока 2. Уплотнительный элемент опускается, а стопорное кольцо 10, остается на месте, так как своим нижним краем упирается в выступ, образованный резьбовым соединением верхнего края кольцевой гайки 5 и корпуса 1. При этом верхний зубец 13 стопорного кольца 10 зацепляется за верхний уплотняющий скос элемента 3, а нижний зубец 12 стопорного кольца 10 зацепляется за нижний край уплотнительного элемента 3, обеспечивая надежное соединение стопорного кольца 10 с уплотнительным элементом 3. В емкость через первый кольцевой канал под избыточным давлением из внешней емкости подается инертный газ, который вытесняет жидкость, находящуюся внутри емкости через трубку, присоединенный к ней полый шток 2 и окно 14 на образующей поверхности полого штока 2.
После окончания розлива и отсоединения разливочной головки, происходит возврат клапанного элемента 3 в исходное закрытое положение. При этом стопорное кольцо, сцепленное с уплотнительным элементом 3 в двух точках одного выступа, перемещается вверх и зажимается между внутренней стороной корпуса 1 и боковой стороной уплотнительного элемента 3, а верхний зубец 13 стопорного кольца 10, сцепленный с верхним краем уплотнительного кольца 3, выступает над поверхностью крышки. Таким образом, нарушается герметичность клапанной конструкции и при дальнейшем хранении происходит постепенное стравливание давления в емкости.
При отсутствии давления в пустой емкости ее можно легко и безопасно смять и в дальнейшем утилизировать как пластиковую бутылку.
Преимущества:
- технологичность за счет обеспечения возможности настройки автоматизированных линий налива таким образом, что можно многократно нажимать на уплотнительный элемент, если ход штока при нажатии будет меньше хода штока разливочной головки на 3-5 мм, что позволяет выполнять стандартные операции проверки давления в емкости, предварительной закачки углекислого газа, для создания давления в кеге перед наливом.
- обеспечение отдельной сборки элементов клапанной конструкции, установки ее в собранном виде на емкость и последующего заполнения емкости на автоматической производственной линии;
- обеспечение надежности и герметичности изделия в процессе хранения и транспортировки заполненной емкости за счет применения резьбового соединения крышки и кольцевой гайки, а также уплотнения горловины емкости по ее торцу при соединении с клапанной конструкцией;
- безопасность хранения и утилизации использованных емкостей.