КЛАПАН
VALVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001]
Настоящее изобретение относится в целом к клапану и, более конкретно, к гибкому клапану, который имеет щели, которые могут быть открыты.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ, ПОРОЖДАЕМЫЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩИМ УРОВНЕМ ТЕХНИКИ
[0002]
Одним типом клапана является гибкий, упругий, самозакрывающийся клапан щелевого типа, который может быть установлен в отверстии или канале упаковки или контейнера для текучего вещества или в альтернативном варианте может быть установлен в трубке для текучего вещества. Такие клапаны, как правило, имеют одну щель или имеют множество щелей, которые образуют нормально закрытое отверстие в исходно закрытой конфигурации или исходно закрытом состоянии. Отверстие открывается для обеспечения возможности прохождения потока через него или под действием достаточного перепада давлений, действующих с противоположных сторон клапана, или вследствие механического включения посредством достаточно жесткого изделия, такого как наконечник, канюля, трубка или инструмент для подачи/отвода, вставленный (-ая) через клапан. Такие клапаны, которые открываются под действием перепада давлений, как правило, выполнены с такой конструкцией, что они автоматически закрываются для блокирования или перекрывания потока через них в качестве реакции на достаточное уменьшение перепада давлений, действующего на клапане. Аналогичным образом, механически включаемые клапаны, как правило, выполнены с такой конструкцией, что они автоматически закрываются для блокирования или перекрывания потока через них при удалении изделия для включения.
[0003]
На фиг.1-6 показан обычный клапан 20, предназначенный для использования в контейнере для текучего вещества (непроиллюстрированном). Клапан 20 является гибким, упругим, открываемым под действием давления, самозакрывающимся и представляет собой клапан щелевого типа. Формы клапана 20 такого типа раскрыты в патентах США №№ 5,839,614 и 8,678,249. Описания этих патентов включены в данный документ путем ссылки на них в той степени, в которой они имеют отношение к нему, и в той степени, в которой они не противоречат ему.
[0004
среди прочего
] Обычный клапан 20 пригоден для использования вместе с текучими веществами, такими как жидкости и газы, включая, , напитки, лосьоны и кремы. Обычный клапан 20 предпочтительно отформован в виде цельной конструкции (то есть однокомпонентной конструкции) из одного вещества или материала, которое (-ый) является гибким, податливым, в некоторой степени эластичным и упругим. К данным материалам можно отнести эластомеры, такие как синтетический термоотверждающийся полимер, включая силиконовый каучук, такой как силиконовый каучук, продаваемый компанией Dow Corning Corporation в Соединенных Штатах Америки под торговым обозначением D.C. 99-595 и RBL-9595-40. Другой пригодный силиконовый каучуковый материал продается в Соединенных Штатах Америки под обозначением Wacker 3003-40 компанией Wacker Silicone Company.
[0005]
Обычный клапан 20 имеет первоначально «закрытое», незадействованное, по существу ненагруженное/ненапряженное, исходное состояние или положение и может быть принудительно переведен в «открытое» положение или состояние (непроиллюстрированное), когда достаточно большой перепад давлений действует на клапан 20 или когда клапан 20 включают посредством наконечника или другого достаточно жесткого изделия.
[0006]
Как показано на фиг.5, обычный клапан 20 имеет поверхность 22 первой стороны и поверхность 24 второй стороны. В одном известном случае применения поверхность 22 первой стороны обращена к внутреннему пространству контейнера для текучего вещества, и поверхность 24 второй стороны обращена к внешней окружающей среде.
[0007]
Обычный клапан 20 имеет периферийную прикрепляемую часть (часть для прикрепления) или установочный фланец 26. Периферийная часть 26 предназначена для установки или прикрепления к контейнеру для текучего вещества. Как правило, это может быть обеспечено посредством удерживающего конструктивного элемента или кольца (непроиллюстрированного), который (-ое) может сопрягаться с элементом на контейнере (непроиллюстрированном), на котором может быть установлен клапан 20.
[0008]
Как также показано на фиг.5, от периферийной прикрепляемой части 26 в боковом направлении внутрь проходит по существу кольцевая промежуточная часть или соединительная часть 28, которая соединяет периферийную прикрепляемую часть 26 с головной частью 30. Головная часть 30 является гибкой и упругой. Как можно видеть на фиг.3, головная часть 30 имеет по существу круглую конфигурацию на виде в плане. Периферийная прикрепляемая часть 26, промежуточная часть 28 и головная часть 30 ориентированы с по существу круглой конфигурацией и являются концентрическими относительно центральной оси 31 (фиг.4 и 5). Текучее вещество может быть выдано (то есть выпущено) через обычный клапан 20 в направлении выпуска потока по существу вдоль оси 31, когда клапан 20 открывается. Наконечник также может быть использован для включения и открывания клапана 20 (не проиллюстрировано на фиг.1-6).
[0009]
Как показано на фиг.3, головная часть 30 имеет нормально закрытое отверстие, образованное двумя пересекающимися основными щелями 32, расходящимися в боковом направлении или радиально из центра головной части 30. Кроме того, головная часть 30 имеет множество вспомогательных щелей 36, ответвляющихся от радиально наружных концов каждой из основных щелей 32. Каждая из основных щелей 32 и вспомогательных щелей 36 проходит поперечно сквозь всю толщину головной части 30 от поверхности 22 первой стороны до поверхности 24 второй стороны.
[0010]
Основные щели 32 определяют границы четырех имеющих по существу пятиугольную форму, имеющих одинаковый размер, открываемых частей или основных лепестков в головной части 30 клапана. Вспомогательные щели 36 определяют границы четырех имеющих по существу треугольную форму, имеющих одинаковый размер, открываемых частей или вспомогательных лепестков в головной части 30. Каждый основной лепесток имеет множество поперечных поверхностей, образованных посредством основных щелей 32, и две из таких поперечных поверхностей видны на фиг.5 и 6. Как можно видеть на фиг.1-6, каждая такая поперечная поверхность плотно прилегает к противолежащей поперечной поверхности соседнего основного лепестка, когда обычный клапан 20 закрыт.
[0011]
Аналогичным образом, каждый вспомогательный лепесток имеет две расходящиеся поперечные поверхности, образованные посредством вспомогательных щелей 36, и каждая поперечная поверхность плотно прилегает к противолежащей поперечной поверхности соседнего вспомогательного лепестка, когда обычный клапан 20 закрыт. Формы щелей и лепестков таких типов раскрыты в патенте США № 8,628,056. Описание этого патента включено в данный документ путем ссылки в той степени, в которой оно имеет отношение к нему, и в той степени, в которой оно не противоречит ему.
[0012]
Обычный клапан 20, проиллюстрированный на фиг.1-6, может быть открыт рядом способов. Например, наконечник (такой как наконечник 102, проиллюстрированный на фиг.14 и 15 для другого клапана), канюля, инструмент для подачи/отвода или другое жесткое изделие может быть поджат (-а, -о) к любой из двух сторон головной части 30 и протолкнут (-а, -о) через головную часть 30, так что открываемые части отклоняются для обеспечения возможности проникновения наконечника. В альтернативном варианте обычный клапан 20 может открываться, когда он подвергается воздействию достаточного перепада давлений (например, более высокого давления с первой стороны 22 головной части 30, чем со второй стороны 24 головной части 30, или наоборот).
[0013]
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, по меньшей мере, в некоторых случаях применения обычный клапан (такой как клапан 20, проиллюстрированный на фиг.1-6) может преждевременно открываться и/или текучее вещество может нежелательным образом вытекать через клапан после установки исходного закрытого клапана на контейнере или системе другого типа, содержащей текучее вещество. Различные текучие вещества или продукты (включая масла, лосьоны, кремы, гели, жидкости, пищевые продукты, фармацевтические препараты, гранулы, порошки и т.д.) могут быть упакованы в жестком, гибком или мягком контейнере или могут содержаться в системе. Преждевременный, непреднамеренный или незапланированный вход или выход текучего вещества через клапан может привести к загрязнению продукта с одной стороны клапана или может привести к преждевременной и/или нежелательной потере или преждевременному и/или нежелательному выпуску продукта из системы. Такие случаи входа или выхода могут иметь место во время транспортировки, манипулирования, стерилизации или хранения контейнера, на котором установлен клапан (в частности, если, например, контейнер подвергается удару, нагреву (например, во время пастеризации) или воздействию других условий, вызывающих увеличение или уменьшение давления с одной стороны клапана).
[0014]
Авторы настоящего изобретения установили, что, по меньшей мере, для некоторых случаев применения, в которых текучие вещества некоторых типов содержатся в упаковке или контейнере, может быть желательным предусмотреть усовершенствованный клапан, который может устранить или, по меньшей мере, уменьшить или минимизировать наступление событий, представляющих собой вышеописанное нежелательное, преждевременное открывание клапана, и/или событий, представляющих собой вход или выход при утечке.
[0015]
Авторы настоящего изобретения учли, что предотвращение утечки через щелевой клапан или преждевременного открывания щелевого клапана может быть обеспечено посредством клапана, имеющего исходно закрытую щель, которая полностью или частично герметично закрыта или имеет покрытие, по меньшей мере, с одной стороны клапана так, что остается разрушаемое покрытие, которое должно быть разрушено для первоначального открывания клапана. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, несмотря на то, что такой клапан с покрытием может хорошо функционировать в намеченных целях в некоторых случаях применения, такой клапан с покрытием может быть нежелательным в некоторых других случаях применения по причинам, связанным со стоимостью, сложностью или трудностью изготовления, функционированием и т.д. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, по меньшей мере, для некоторых случаев применения было бы желательно, если бы, по меньшей мере, некоторую часть клапана можно было бы выполнить с усовершенствованной конструкцией, которая может обеспечить исходную герметизацию, сохранение или удержание открываемых частей клапана в закрытом положении или состоянии до тех пор, пока данная конструкция не будет разрушена во время процесса первоначального открывания усовершенствованного клапана.
[0016]
Кроме того, авторы настоящего изобретения установили, что, по меньшей мере, для некоторых случаев применения, в которых изделие, такое как наконечник, канюля, трубка и/или инструмент для подачи/отвода, вставляют через клапан, может быть желательным предложить клапан, имеющий как (1) улучшенную способность к герметичному закрыванию, описанную выше, так и (2) минимально увеличенное усилие открывания, необходимое для первоначального открывания клапана, по сравнению с усилием открывания обычного клапана или клапана по предшествующему уровню техники.
[0017]
Авторы настоящего изобретения также установили, что было бы желательным предложить, по меньшей мере, для одного или более типов применений усовершенствованный клапан, который может быть выполнен с возможностью использования вместе с контейнером для текучего вещества так, чтобы обеспечить одно или более из нижеуказанных преимуществ: (1) легкость изготовления и/или сборки, (2) относительно низкую стоимость изготовления и/или сборки, (3) уменьшенную изменчивость усилия, требуемого для первоначального открывания клапана и прикладываемого посредством изделия для включения или за счет перепада давлений, и (4) обеспечение возможности изготовления клапана посредством эффективных высококачественных технологий крупносерийного производства при сниженном проценте брака изделий для производства клапанов с соответствующими рабочими характеристиками.
[0018]
Авторы настоящего изобретения обнаружили, как выполнить такой клапан, который имеет новые, предпочтительные признаки, которые не раскрыты до настоящего времени или не предусмотрены согласно предшествующему уровню техники, и который может обеспечить возможность создания конструкций, имеющих одно/один или более из преимуществ или признаков, рассмотренных выше.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019]
Авторы настоящего изобретения обнаружили, как выполнить усовершенствованный клапан для обеспечения возможности избирательного сообщения через клапан (от одной стороны к другой) для создания возможности прохождения текучего вещества через него. Клапан может быть собран вместе с упаковкой или контейнером для текучего вещества или предусмотрен в упаковке или контейнере для текучего вещества или может быть собран вместе с системой обработки текучих сред или предусмотрен в системе обработки текучих сред (такой как система выдачи текучего вещества), которая (-ый) имеет отверстие между наружной и внутренней сторонами контейнера или системы, в котором (-й) может быть установлен клапан. Клапан также может быть использован в контейнере или системе, который (-ая) предназначен (-а) для текучего вещества и в котором (-й) используется наконечник, канюля, трубка (например, инструмент для подачи/отвода) или другое изделие для включения, которое механически вставляют через клапан.
[0020]
Согласно одному аспекту изобретения клапан включает в себя материал, который образует поверхность первой стороны и поверхность второй стороны, определяющие толщину материала между ними. Материал имеет, по меньшей мере, две самогерметизирующиеся щели, каждая из которых проходит на всей толщине материала от поверхности первой стороны до поверхности второй стороны. Кроме того, материал имеет, по меньшей мере, одну разрушаемую часть, проходящую в боковом направлении между данными, по меньшей мере, двумя щелями на, по меньшей мере, части толщины материала. Материал имеет противолежащие открываемые части вдоль данных, по меньшей мере, двух щелей для образования нормально закрытого отверстия для минимизации сообщения через клапан. Открываемые части исходно удерживаются данной, по меньшей мере, одной разрушаемой частью от перемещения друг от друга в открытое положение, предназначенное для установления сообщения через клапан.
[0021]
Согласно одному аспекту изобретения материал представляет собой композицию из одного вещества, образующего единый слой вещества.
[0022]
Согласно другому аспекту изобретения материал образован двумя или более слоями из разных веществ.
[0023]
Согласно еще одному аспекту изобретения материал образует гибкую головную часть, сквозь которую данные, по меньшей мере, две щели проходят между поверхностями первой и второй сторон материала. Материал дополнительно образует кольцевую периферийную прикрепляемую часть, расположенную на расстоянии в боковом направлении от головной части. Материал дополнительно образует гибкую кольцевую промежуточную часть, проходящую по существу в боковом направлении от головной части до периферийной прикрепляемой части.
[0024]
В одном варианте изобретения головная часть имеет минимальную толщину головной части в ее центральной зоне, и данная, по меньшей мере, одна разрушаемая часть определяет толщину разрушаемой части. Минимальная толщина головной части, по меньшей мере, в четыре раза превышает толщину разрушаемой части.
[0025]
Согласно другому варианту изобретения данная, по меньшей мере, одна разрушаемая часть определяет толщину разрушаемой части, которая по существу равна минимальной толщине головной части в центральной зоне головной части.
[0026]
Согласно еще одному аспекту изобретения головная часть является существенно более толстой, чем промежуточная часть.
[0027]
Согласно еще одному аспекту изобретения поверхность первой стороны головной части является по существу выпуклой и поверхность второй стороны головной части является по существу вогнутой.
[0028]
Согласно еще одному аспекту изобретения данная, по меньшей мере, одна разрушаемая часть определяет толщину разрушаемой части, составляющую менее приблизительно 0,5 миллиметра.
[0029]
В соответствии с еще одним аспектом изобретения данная, по меньшей мере, одна разрушаемая часть определяет длину разрушаемой части, составляющую от приблизительно 0,5 миллиметра до 1,0 миллиметра.
[0030]
Согласно еще одному аспекту изобретения головная часть отформована как одно целое так, что она включает в себя данную, по меньшей мере, одну разрушаемую часть.
[0031]
Согласно еще одному аспекту изобретения данные, по меньшей мере, две щели и данная, по меньшей мере, одна разрушаемая часть образованы посредством, по меньшей мере, одного разреза в материале.
[0032]
В еще одном варианте настоящего изобретения поверхность первой стороны является по существу выпуклой, и данная, по меньшей мере, одна разрушаемая часть проходит в боковом направлении вдоль поверхности первой стороны.
[0033]
Согласно еще одному варианту изобретения материал клапана представляет собой силикон.
[0034]
В еще одном варианте изобретения клапан объединен с изделием для включения. Перемещение данного изделия относительно материала клапана в то время, когда изделие находится в контактном взаимодействии с данным материалом, вызывает разрушение данной, по меньшей мере, одной разрушаемой части для соединения данных, по меньшей мере, двух самогерметизирующихся щелей, что обеспечивает возможность перемещения открываемых частей друг от друга в открытую конфигурацию.
[0035]
В еще одном варианте изобретения одна из данных, по меньшей мере, двух самогерметизирующихся щелей представляет собой центральную щель, и другая из данных, по меньшей мере, двух самогерметизирующихся щелей представляет собой основную щель, проходящую в радиальном направлении, которая отделена от центральной щели данной, по меньшей мере, одной разрушаемой частью.
[0036]
Согласно еще одному аспекту изобретения основная щель образует радиально наружный конец, от которого две пересекающиеся вспомогательные щели проходят в боковом направлении наружу.
[0037]
В соответствии с еще одним аспектом изобретения каждая из вспомогательных щелей образует конец, наружный в боковом направлении, который заканчивается рядом с разрушаемой наружной зоной. Головная часть имеет минимальную толщину головной части в ее центральной зоне. Разрушаемая наружная зона определяет толщину разрушаемой зоны, и минимальная толщина головной части, по меньшей мере, в четыре раза превышает толщину разрушаемой зоны.
[0038]
В соответствии с еще одним аспектом изобретения каждая из вспомогательных щелей определяет длину вспомогательной щели и дополнительно образует конец, наружный в боковом направлении, который заканчивается рядом с разрушаемой наружной зоной. Разрушаемая наружная зона определяет длину разрушаемой зоны, и длина разрушаемой зоны, по меньшей мере, в два раза больше длины вспомогательной щели.
[0039]
В соответствии с еще одним аспектом изобретения поверхность первой стороны является по существу выпуклой, и каждая разрушаемая наружная зона проходит вдоль поверхности первой стороны.
[0040]
В еще одном варианте изобретения закрытое отверстие, образуемое противолежащими открываемыми частями выполнено с возможностью нахождения его по существу в закрытом состоянии при подвергании поверхности первой стороны и поверхности второй стороны воздействию перепада давлений, составляющего менее приблизительно 15000 Паскалей.
[0041]
В одном варианте изобретения данная, по меньшей мере, одна разрушаемая часть выполнена с возможностью разрушения при подвергании одной из поверхности первой стороны и поверхности второй стороны воздействию усилия, составляющего менее приблизительно 70 Ньютонов.
[0042]
Согласно одному аспекту изобретения клапан включает в себя материал, который образует поверхность первой стороны и поверхность второй стороны, определяющие толщину материала между ними. Материал содержит кольцевую периферийную прикрепляемую часть (часть для прикрепления) и гибкую кольцевую промежуточную часть, проходящую в боковом направлении от периферийной прикрепляемой части. Материал дополнительно содержит гибкую головную часть, проходящую по существу в боковом направлении от гибкой кольцевой промежуточной части.
[0043]
Головная часть включает в себя две самогерметизирующиеся пересекающиеся центральные щели, каждая из которых проходит поперечно сквозь головную часть. Головная часть дополнительно включает в себя четыре основные щели, проходящие в радиальном направлении, которые проходят поперечно сквозь головную часть. Каждая из основных щелей отделена от одной из двух самогерметизирующихся центральных щелей разрушаемой частью.
[0044]
Головная часть включает в себя две пересекающиеся вспомогательные щели, каждая из которых (i) проходит поперечно через головную часть и (ii) проходит в боковом направлении наружу от одной из основных щелей. Каждая из вспомогательных щелей заканчивается у разрушаемой наружной зоне, имеющей уменьшенную толщину.
[0045]
Многочисленные другие преимущества и признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеприведенного подробного описания изобретения, из формулы изобретения и из сопроводительных чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0046]
В сопроводительных чертежах, образующих часть описания, аналогичные ссылочные номера используются для обозначения аналогичных компонентов на всех чертежах,
[0047]
фиг.1 представляет собой увеличенное выполненное сверху, изометрическое изображение обычного клапана по предшествующему уровню техники, и фиг.1 показывает клапан по предшествующему уровню техники в ненапряженном закрытом состоянии;
[0048]
фиг.2 представляет собой увеличенное выполненное снизу, изометрическое изображение клапана по фиг.1 по предшествующему уровню техники;
[0049]
фиг.3 представляет собой увеличенный вид в плане сверху клапана по фиг.1 по предшествующему уровню техники;
[0050]
фиг.4 представляет собой увеличенный вид клапана по фиг.1 по предшествующему уровню техники в разрезе, выполненном по плоскости 4-4 на фиг.3;
[0051]
фиг.5 представляет собой увеличенный вид клапана по фиг.1 по предшествующему уровню техники в разрезе, выполненном по плоскости 5-5 на фиг.3;
[0052]
фиг.6 представляет собой увеличенное изометрическое изображение клапана по фиг.1 по предшествующему уровню техники с разрезом, выполненным по плоскости 5-5 на фиг.3;
[0053]
фиг.7 представляет собой увеличенное выполненное сверху, изометрическое изображение первого варианта осуществления клапана согласно настоящему изобретению, и фиг.7 показывает первый вариант осуществления клапана в ненапряженном закрытом состоянии;
[0054]
фиг.8 представляет собой увеличенное выполненное снизу, изометрическое изображение первого варианта осуществления клапана по фиг.7;
[0055]
фиг.9 представляет собой увеличенный вид в плане сверху первого варианта осуществления клапана по фиг.7;
[0056]
фиг.10 представляет собой увеличенный вид первого варианта осуществления клапана по фиг.7 в разрезе, выполненном по плоскости 10-10 на фиг.9;
[0057]
фиг.11 представляет собой увеличенный вид первого варианта осуществления клапана по фиг.7 в разрезе, выполненном по плоскости 11-11 на фиг.9;
[0058]
фиг.11А представляет собой существенно увеличенный местный вид в разрезе части первого варианта осуществления клапана по фиг.7, которая окружена замкнутой кривой, обозначенной «фиг.11А» на фиг.11;
[0059]
фиг.12 представляет собой увеличенное изометрическое изображение первого варианта осуществления клапана по фиг.7 с разрезом, выполненным по плоскости 11-11 на фиг.9;
[0060]
фиг.13 представляет собой увеличенный вид первого варианта осуществления клапана по фиг.7 в разрезе, выполненном по плоскости 13-13 на фиг.9;
[0061]
фиг.13А представляет собой существенно увеличенный местный вид в разрезе части первого варианта осуществления клапана по фиг.7, которая окружена замкнутой кривой, обозначенной «фиг.13А» на фиг.13;
[0062]
фиг.14 представляет собой увеличенный вид в разрезе первого варианта осуществления клапана по фиг.7 вместе с наконечником, и фиг.14 показывает клапан в ненапряженном закрытом состоянии перед первоначальным открыванием клапана;
[0063]
фиг.15 представляет собой увеличенный вид в разрезе, аналогичный фиг.14, однако фиг.15 показывает клапан в открытом состоянии, при этом перемещение наконечника и клапана друг относительно друга вызвало принудительное перемещение наконечника через клапан и разрушение разрушаемых частей материала клапана;
[0064]
фиг.16 представляет собой увеличенный вид в плане снизу второго варианта осуществления клапана согласно настоящему изобретению, и фиг.16 показывает второй вариант осуществления клапана в ненапряженном закрытом состоянии;
[0065]
фиг.17 представляет собой увеличенный вид второго варианта осуществления клапана по фиг.16 в разрезе, выполненном по плоскости 17-17 на фиг.16;
[0066]
фиг.17А представляет собой существенно увеличенный местный вид в разрезе части второго варианта осуществления клапана по фиг.16, которая окружена замкнутой кривой, обозначенной «фиг.17А» на фиг.17;
[0067]
фиг.18 представляет собой увеличенное изометрическое изображение второго варианта осуществления клапана по фиг.16 с разрезом, выполненным по плоскости 17-17 на фиг.16; и
[0068]
фиг.19 представляет собой существенно увеличенный местный вид в разрезе части третьего варианта осуществления клапана согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0069]
Хотя клапан по настоящему изобретению допускает его выполнение во многих разных вариантах, в данном описании и на сопроводительных чертежах раскрыты только некоторые конкретные варианты в качестве примеров изобретения. Тем не менее, предусмотрено, что изобретение не должно быть ограничено описанными вариантами осуществления.
[0070]
Для удобства описания клапаны по данному изобретению описаны со ссылкой на чертежи в по существу горизонтальной ориентации, которую клапаны могут иметь, будучи установленными на контейнере или системе для текучего вещества, предназначенных для использования вместе с наконечником, при этом наконечник может взаимодействовать и контактировать с клапаном снизу и проходить через клапан и над ним. Термины «аксиальный», «радиальный» и «боковой» используются в данном документе по отношению к оси 99 (фиг.10, 11, 11А, 17 и 17А), по существу определяемой центром клапана. В контексте данного документа выражение «в аксиальном направлении наружу» относится к направлению вниз на фигурах вдоль оси 99 по отношению к внутреннему пространству контейнера (непроиллюстрированного), на котором может быть установлен клапан. Выражение «в аксиальном направлении внутрь» относится к направлению вверх на фигурах вдоль оси 99 по отношению к внутреннему пространству контейнера (непроиллюстрированного), на котором может быть установлен клапан. В контексте данного документа выражение «в радиальном направлении внутрь» относится к направлению, нормальному к оси 99, и направлению перемещения к оси 99. Выражение «в радиальном направлении наружу» относится к направлению, нормальному к оси 99, и направлению перемещения от оси 99. Выражение «в боковом направлении наружу» относится к направлению от оси 99, а также к направлению в плоскости, которая нормальна к оси 99. Тем не менее, следует понимать, что конструкция по данному изобретению может изготавливаться, храниться, транспортироваться, использоваться и продаваться при ориентациях, отличных от показанной ориентации.
[0071]
Клапан по данному изобретению пригоден для использования вместе с самыми разными обычными или специальными контейнерами или системами для текучих веществ (например, системами для подачи или обработки текучих веществ, выдачными системами и т.д.), имеющими разные конструкции, детали которых, хотя и не проиллюстрированные или не описанные, будут очевидными для специалистов в данной области техники и для понимания таких систем.
[0072]
Фигуры, иллюстрирующие один из клапанов по изобретению, который может быть использован во взаимодействии с наконечником контейнера (непроиллюстрированного) для текучего вещества, показывают некоторые обычные механические или конструктивные элементы наконечника, которые известны специалисту в данной области техники и которые будут распознаны им. Подробное описание таких элементов необязательно для понимания изобретения и, соответственно, представлено в данном документе только в такой степени, которая необходима для содействия пониманию новых аспектов настоящего изобретения.
[0073]
Фиг.7-15 иллюстрируют первый вариант осуществления клапана 100 согласно настоящему изобретению. Клапан 100 используется для избирательного обеспечения возможности сообщения посредством клапана 100 между одной стороной клапана и другой стороной (например, при пропускании внутрь или наружу из контейнера для текучего вещества или системы обработки или выдачи текучего вещества, трубки или упаковки для текучего вещества), и клапан 100, как правило, будет сообщаться с внутренним пространством такого контейнера или такой системы. Клапан 100, в частности, приспособлен для установки на контейнере для системы (непроиллюстрированной) выдачи текучего вещества, в которой используется наконечник 102 (фиг.14 и 15), который избирательно входит в контактное взаимодействие с клапаном 100 и проходит, по меньшей мере частично, через клапан 100 и в такую систему посредством перемещения наконечника 102 и клапана 100 друг относительно друга.
[0074]
Контейнер для текучего вещества может представлять собой, например, гибкий пакет или жесткую бутылку. Клапан 100 также может быть установлен на резервуаре, системе обработки текучего вещества или системе выдачи текучего вещества, который (-ая) содержит текучее вещество под атмосферным давлением окружающей среды или под давлением, превышающим атмосферное давление окружающей среды, (включая систему, в которой давление возникает в результате статического напора текучего вещества в системе и/или в которой система генерирует или создает иным образом текучее вещество под давлением в ней).
[0075]
Первый проиллюстрированный вариант осуществления клапана 100 представляет собой гибкий, упругий, открывающийся под действием давления, самозакрывающийся клапан и клапан щелевого типа. Варианты в основном соответствующих видов клапанов щелевого типа раскрыты в патентах США № 8,678,249 и № 5,839,614. Описания этих патентов включены в данный документ путем ссылки на них в той степени, в которой они имеют отношение к нему, и в той степени, в которой они не противоречат ему.
[0076]
Клапан 100 пригоден для использования вместе с текучими веществами, такими как жидкости и газы, включая, среди прочего, напитки, пищевые продукты, лосьоны и кремы. Клапан 100 предпочтительно отформован в виде цельной конструкции (то есть однокомпонентной конструкции) из материала, который является гибким, податливым, эластичным и упругим. Он может включать эластомеры, такие как синтетический термоотверждающийся полимер, включая силиконовый каучук, такой как силиконовый каучук, продаваемый компанией Dow Corning Corporation в Соединенных Штатах Америки под торговым обозначением D.C. 99-595 и RBL-9595-40. Другой пригодный силиконовый каучуковый материал продается в Соединенных Штатах Америки под обозначением Wacker 3003-40 компанией Wacker Silicone Company.
[0077]
Клапан 100 также может быть отформован из других термоотверждающихся материалов или из других эластомерных материалов, или из термопластичных полимеров или термопластичных эластомеров, включая материалы на основе таких материалов, как термопластичный пропилен, этилен, уретан и стирол, включая их галогенированные варианты. Например, конкретным несиликоновым материалом, который может быть использован, является каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (“EPDM”), такой как продаваемый в Соединенных Штатах Америки под обозначением Grade Z1118 компанией Gold Key Processing, Inc., имеющей офис по адресу: 14910 Madison Road, Middlefield, Ohio 44062, United States of America. Другим несиликоновым материалом, который может быть использован, является нитрильный каучук, такой как продаваемый в Соединенных Штатах Америки под обозначением Grade GK0445081-2 компанией Graphic Arts Rubber, имеющей офис по адресу: 101 Ascot Parkway, Cuyahoga Falls, Ohio 44223, United States of America. Во многих случаях применения желательно, чтобы материал был по существу инертным для избегания реакции с текучим веществом и/или ухудшения качества текучего вещества, находящегося в контакте с клапаном 100.
[0078]
Несмотря на то, что клапан 100 проиллюстрирован как образованный из материала в виде одного вещества, которое образует одинарный слой материала, следует понимать, что для некоторых случаев применения клапан 100 может быть образован из материала, который образован двумя или более слоями из разных веществ. Например, один слой материала клапана 100 может быть образован из силиконового каучука и один или более других слоев материала клапана 100 могут быть образованы из покрытий или тонких пластинок из одного или более других веществ.
[0079] Клапан 100 имеет первоначально «закрытое», незадействованное, по существу ненагруженное/ненапряженное, исходное положение или состояние (как лучше всего видно на фиг.7-14). Клапан 100 может быть принудительно переведен в «открытое» положение или состояние (подобное показанному на фиг.15), когда клапан 100 включают посредством достаточно жесткого изделия, входящего в контакт с материалом клапана 100. В альтернативном варианте клапан 100 может быть принудительно переведен в «открытое» положение или состояние, когда достаточно большой перепад давлений действует на противоположных сторонах клапана 100.
[0080]
Как показано на фиг.10 и 11, материал клапана 100 имеет поверхность 114 первой стороны и поверхность 116 второй стороны. В некоторых случаях применения поверхность 114 первой стороны может быть обращена к внутреннему пространству контейнера для текучего вещества и поверхность 116 второй стороны может быть обращена к внешней окружающей среде. Однако в других случаях применения поверхность 116 второй стороны может быть обращена к внутреннему пространству контейнера для текучего вещества и поверхность 114 первой стороны может быть обращена к внешней окружающей среде. В иных случаях применения клапан 100 может полностью содержаться внутри трубы или системы для обработки, выдачи или подачи текучего вещества.
[0081]
Как также показано на фиг.10, клапан 100 имеет периферийную прикрепляемую часть или установочный фланец 120. Периферийная часть 120 может иметь любую подходящую конфигурацию для установки на или в контейнере или системе, прикрепления к контейнеру или системе, соединения с контейнером или системой или для размещения или установки иным образом на или в контейнере или системе. Как правило, это может быть обеспечено посредством удерживающего конструктивного элемента или кольца (непроиллюстрированного), который (-ое) может сопрягаться с элементом на контейнере (непроиллюстрированном), в котором может быть установлен клапан 100.
[0082]
Конкретная конфигурация периферийной прикрепляемой части 120, проиллюстрированной на фиг.10, может быть охарактеризована в целом как конфигурация в виде модифицированного ласточкина хвоста, если смотреть в вертикальном сечении, проходящем через центральную ось 99. Периферийная прикрепляемая часть 120 имеет первую поверхность 121 усеченного конуса и вторую поверхность 122 усеченного конуса, предназначенные для зажима между сопряженными элементами контейнера или системы (непроиллюстрированных) для фиксации или удерживания клапана 100 на месте. Периферийная прикрепляемая часть 120 предпочтительно упруго сжата до некоторой степени для обеспечения возможности создания надежного герметичного уплотнения, когда периферийная прикрепляемая часть 120 подвергается сжимающему воздействию в контейнере или системе.
[0083]
При соответствующей модификации контейнера или системы другие формы периферийной прикрепляемой части 120 могут быть использованы. Некоторые другие формы сечений фланцев, которые могут быть использованы для клапана 100, проиллюстрированы в патенте США № 5,409,144. В некоторых случаях применения может быть желательным выполнить периферийную прикрепляемую часть 120 с возможностью прикрепления к контейнеру или системе посредством адгезива, термоскрепления или с помощью других соответствующих средств.
[0084]
Как показано на фиг.10, по существу кольцевая промежуточная часть или соединительная часть 124, которая соединяет периферийную прикрепляемую часть 120 с головной частью 125, проходит по существу в радиальном направлении внутрь к центральной оси 99 и от периферийной прикрепляемой части 120. Головная часть 125 является гибкой и упругой. Когда клапан 100 находится в закрытом положении или состоянии, показанном на фиг.7-14, промежуточная часть 124 имеет трубчатую конфигурацию для размещения головной части 125 так, чтобы участок головной части 125 выступал в аксиальном направлении внутрь (например, по направлению к внутреннему пространству контейнера или системы) за периферийную прикрепляемую часть 120.
[0085]
Промежуточная часть 124 клапана 100 предпочтительно выполнена с возможностью использования совместно с конкретной системой подачи или контейнером для текучего вещества и текучим веществом определенного типа для обеспечения заданных характеристик потока. Например, факторами, подлежащими учету, являются вязкость и плотность текучего вещества. Дополнительными факторами, подлежащими учету, являются жесткость и твердость материала клапана по дюрометру, а также размер и толщина участков как головной части 125, так и промежуточной части 124.
[0086]
Как можно видеть на фиг.9, головная часть 125 клапана 100 имеет по существу круглую конфигурацию на виде в плане. Периферийная прикрепляемая часть 120, промежуточная часть 124 и головная часть 125 ориентированы с по существу круглой конфигурацией и являются концентрическими относительно центральной оси 99 (которая видна на фиг.10). Текучее вещество может быть выдано (то есть выпущено) через клапан 100 в направлении выпуска потока по существу вдоль оси 99, когда клапан 100 открывается, как будет подробно рассмотрено в дальнейшем. Изделие для включения, такое как наконечник 102, проиллюстрированный на фиг.14 и 15, также может быть использовано для включения и открывания клапана 100 и для содействия передаче/перемещению текучего вещества через клапан 100.
[0087]
Как показано на фиг.10, клапан 100 является гибким и изменяет конфигурацию между (1) закрытым исходным положением или состоянием (при этом он показан закрытым на фиг.7-14) и (2) открытым положением или состоянием (фиг.15). Поверхность 114 первой стороны клапана 100 имеет по существу выпуклую конфигурацию, когда клапан 100 находится в закрытом состоянии и виден на фиг.10 в плоскости вертикального сечения, проходящей через ось 99. Поверхность 114 первой стороны головной части 125 имеет плоскую и круглую центральную зону 123 (фиг.7 и 10), проходящую в боковом направлении наружу и вокруг оси 99, когда клапан 100 находится в закрытом состоянии. Кроме того, кольцевая наружная в боковом направлении зона 127 (фиг.7 и 10) головной части 125 на поверхности 114 первой стороны лежит на частично сферическом геометрическом месте точек, которое также образует дугу окружности в продольном сечении, если смотреть вдоль плоскости, содержащей ось 99.
[0088]
Как показано на фиг.10, поверхность 116 второй стороны имеет частично сферическую и вогнутую конфигурацию, когда клапан 100 находится в закрытом состоянии и виден на фиг.10 в плоскости вертикального сечения, содержащей ось 99. Радиус дуги окружности головной части 125 на поверхности 116 второй стороны меньше (имеет меньшую величину), чем радиус дуги окружности кольцевой зоны 127 головной части 125 на поверхности 114 первой стороны.
[0089]
Если смотреть на головную часть 125 в сечении, проиллюстрированном на фиг.10, видно, что головная часть 125 является существенно более толстой, чем промежуточная часть 124 клапана 100. Кроме того, головная часть 125 является более толстой на ее радиально наружном участке и более тонкой на ее радиально внутреннем участке. Эта конфигурация способствует обеспечению желательного открывания и закрывания клапана 100.
[0090]
В то время как первый проиллюстрированный вариант осуществления клапана 100 имеет четко выраженные головную часть 125, промежуточную соединительную часть 124 и периферийную прикрепляемую часть 120, следует понимать, что в соответствии с одним широким аспектом настоящего изобретения клапан 100 необязательно должен быть ограничен такой конструкцией. Например, в одном случае применения клапан 100 может быть образован из плоской диафрагмы или листа материала, которая (который) зажата (зажат) или удерживается в контейнере или системе. Для некоторых случаев применения периферийная прикрепляемая часть 120, если она предусмотрена, может представлять собой жесткий элемент (например, термопластичное кольцо или фиксатор), прикрепленный к остальной части клапана 100. Кроме того, промежуточная соединительная часть 124, если она предусмотрена, может представлять собой просто гибкую часть клапана 100 и в некоторых случаях применения необязательно может быть упругой. В еще одном случае применения клапан 100 может представлять собой клапан типа «утиный нос».
[0091]
Как показано на фиг.9, головная часть 125 имеет две самогерметизирующиеся пересекающиеся центральные щели 126, каждая из которых проходит поперечно и полностью сквозь головную часть 125. Центральные щели 126 расходятся по существу из центра головной части 125. Головная часть 125 дополнительно имеет четыре основные щели 130, проходящие в радиальном направлении, каждая из которых проходит поперечно и полностью сквозь головную часть 125. Каждая из основных щелей 130 расположена на расстоянии или отделена в радиальном направлении от одной из центральных щелей 126. Каждая из четырех основных щелей 130 включает в себя две вспомогательные щели 140, которые ответвляются в боковом направлении наружу от радиально наружного конца или концевой точки основной щели 130. Каждая из вспомогательных щелей 140 проходит полностью и поперечно сквозь головную часть 125 клапана. Головная часть 125 клапана имеет в общей сложности восемь вспомогательных щелей 140. Схема расположения щелей 126, 130, 140 в головной части 125 образует конфигурацию модифицированной снежинки.
[0092]
Как также показано на фиг.9, две центральные щели 126, четыре основные щели 130 и восемь вспомогательных щелей 140 определяют границы открываемых створок, сегментов, частей или лепестков в головной части 125 клапана для образования нормально закрытого отверстия. Каждый лепесток имеет множество поперечных поверхностей, образованных посредством щелей 126, 130, 140, и каждая поперечная поверхность плотно прилегает к противолежащей поперечной поверхности соседнего лепестка, когда отверстие клапана закрыто. Варианты и формы таких открываемых частей раскрыты в патенте США № 8,628,056. Описание этого патента включено в данный документ путем ссылки в той степени, в которой оно имеет отношение к нему, и в той степени, в которой оно не противоречит ему.
[0093]
Как лучше всего показано на фиг.9, головная часть 125 клапана 100 имеет четыре зоны, перфорации, соединительные перемычки или разрушаемые части 150 с уменьшенной толщиной, каждая из которых проходит между одной из центральных щелей 126 и одной из основных щелей 130. Можно утверждать, что разрушаемые части 150 удерживают открываемые части клапана 100 от перемещения друг от друга или препятствуют перемещению открываемых частей клапана 100 друг от друга в открытое состояние (для установления сообщения через клапан 100). Термин «удерживаются», используемый в отношении открываемых частей, означает, что разрушаемые части 150 по существу предотвращают ситуацию, при которой открываемые части создают возможность какого-либо потока или, по меньшей мере, любого потока, превышающего заданную величину утечки, когда клапан 100 подвергается воздействию такого усилия открывания или перепада давлений, вызывающего открывание, которое (-ый) не превышает заданной расчетной величины. Кроме того, можно утверждать, что разрушаемые части 150 повышают общую герметичность клапана 100 по сравнению с обычным клапаном щелевого типа (подобным клапану 20).
[0094]
Как будет рассмотрено в дальнейшем более подробно, разрушаемые части 150 выполнены с такой конструкцией и расположены таким образом, что они ломаются, разрушаются или разрываются так, что это приводит к соединению каждой из четырех основных щелей 130 с ближайшей центральной щелью 126 для обеспечения возможности перемещения открываемых частей (то есть лепестков), образующих отверстие клапана, в открытое положение или состояние, когда клапан 100 подвергается воздействию или заданного усилия, или заданного давления.
[0095]
1
1
1
Как показано на фиг.11А, каждая разрушаемая часть 150 имеет длину L в радиальном направлении между одной из центральных щелей 126 и одной из основных щелей 130. Длина L каждой разрушаемой части 150 предпочтительно составляет от приблизительно 0,5 миллиметра до 1,0 миллиметра. В первом проиллюстрированном варианте осуществления клапана 100 длина L каждой разрушаемой части 150 составляет приблизительно 0,76 миллиметра.
[0096]
1
1
2
1
2
Как также показано на фиг.11А, каждая разрушаемая часть 150 дополнительно определяет толщину Т в направлении, по существу параллельном центральной оси 99. Толщина Т каждой разрушаемой части 150 составляет менее приблизительно 0,5 миллиметра и предпочтительно составляет менее приблизительно 25% от минимальной толщины Т центра головной части 125 клапана, измеренной по существу вдоль центральной оси 99. В одном случае применения, предпочтительном в настоящее время, толщина Т каждой разрушаемой части 150 составляет приблизительно 0,33 миллиметра, что составляет менее приблизительно 20% от минимальной толщины Т центра головной части 125 клапана, определяемой вдоль центральной оси 99.
[0097]
2
2
3
3
Как показано на фиг.13, каждая из вспомогательных щелей 140 имеет конец, наружный в боковом направлении, (конец, наиболее удаленный от центральной оси 99) который заканчивается рядом с разрушаемой наружной зоной 160, имеющей уменьшенную толщину по сравнению с соседними зонами головной части 125 клапана. Каждая вспомогательная щель 140 имеет длину L, которая предпочтительно составляет от приблизительно 0,5 миллиметра до 1,0 миллиметра. В одном случае применения, предпочтительном в настоящее время, длина L каждой вспомогательной щели 140 составляет приблизительно 0,76 миллиметра. Каждая разрушаемая наружная зона 160 имеет длину L, предпочтительно составляющую от приблизительно 0,5 миллиметра до 3,0 миллиметра. В одном случае применения, предпочтительном в настоящее время, длина L каждой разрушаемой наружной зоны 160 составляет приблизительно 2,0 миллиметра.
[0098]
3
3
3
2
3
Как показано на фиг.13А, каждая разрушаемая наружная зона 160 дополнительно определяет толщину Т в направлении, по существу параллельном центральной оси 99. Толщина Т каждой разрушаемой наружной зоны 160 предпочтительно составляет менее приблизительно 0,5 миллиметра, и в одном случае применения, предпочтительном в настоящее время, толщина Т каждой разрушаемой наружной зоны 160 составляет приблизительно 0,33 миллиметра. Минимальная толщина Т головной части 125 клапана предпочтительно, по меньшей мере, в четыре раза превышает толщину Т разрушаемой зоны.
[0099]
В первом проиллюстрированном варианте осуществления клапана 100 клапан 100 получен литьем под давлением, и щели 126, 130, 140 впоследствии прорезаны или вырублены в головной части 125 с помощью соответствующих специальных или обычных технических средств. Разрушаемые части 150 и разрушаемые наружные зоны 160 образуют вырезанием головной части 125 клапана только на части ее толщины. В альтернативном варианте клапан 100 может быть отформован так, что в нем будут образованы щели 126, 130, 140, разрушаемые части 150 и разрушаемые наружные зоны 160. В первом проиллюстрированном варианте осуществления как разрушаемые части 150, так и разрушаемые наружные зоны 160 проходят вдоль поверхности 114 первой стороны клапана 100. Тем не менее, следует понимать, что в других случаях применения разрушаемые части 150 и/или разрушаемые наружные зоны 160 могут быть предусмотрены на любой или обеих из поверхностей 114 и 116 двух сторон или могут проходить вдоль любой или обеих из поверхностей 114 и 116 двух сторон. В иных случаях применения разрушаемые части 150 и/или разрушаемые наружные зоны 160 могут проходить между открываемыми частями клапана 100 в средней или внутренней части головной части 125 клапана - в месте или местах, которое (-ые) находится (-ятся) на расстоянии от поверхностей 114 и 116 обеих сторон.
[0100]
Клапан 100 может быть открыт рядом способов. Например, наконечник 102 (фиг.14 и 15) может быть поджат к любой из двух сторон головной части 125 и протолкнут через головную часть 125, так что открываемые части отклоняются для обеспечения возможности проникновения наконечника 102. Клапан 100 также может быть открыт, когда он подвергается воздействию достаточного перепада давлений (то есть, более низкого давления с одной стороны 114, 116 головной части 125, чем с другой стороны 114, 116 головной части 125).
[0101]
Авторы изобретения обнаружили, что выполнение одной или более разрушаемых частей 150, проходящих между разделенными щелями в клапане 100, может обеспечить улучшение транспортабельности и/или характеристик сохраняемости контейнера или другой системы, в которой установлен клапан 100. В частности, усовершенствованный клапан 100 может устранить или, по меньшей мере, уменьшить или минимизировать наступление событий, представляющих собой нежелательное преждевременное открывание клапана, или других событий, представляющих собой вход или выход при утечке, во время транспортировки, хранения, нагрева контейнера или системы для текучего вещества, в котором (-й) установлен клапан 100, или при подвергании такого контейнера или такой системы воздействию слишком высокого давления.
[0102]
В первом проиллюстрированном варианте осуществления клапана 100 клапан 100 выполнен с такой конструкцией, чтобы он оставался по существу закрытым, когда поверхность 114 первой стороны и поверхность 116 второй стороны подвергаются воздействию перепада давлений, составляющего менее приблизительно 15000 Паскалей.
[0103]
Может быть желательным модифицировать клапан 100 так, чтобы он оставался закрытым при еще бóльших перепадах давлений в некоторых случаях применения, например, когда (i) клапан установлен в упаковке с ориентацией, отличающейся от той, которая проиллюстрирована, (ii) упаковка, в которой установлен клапан, подвергается более длительному процессу пастеризации или процессу пастеризации при более высокой температуре, или (iii) существует вероятность того, что упаковка, в которой установлен клапан, будет испытывать бóльшие толчки и удары во время транспортировки, и т.д.
[0104]
В других случаях применения, например, когда наконечник 102, который используется для первоначального открывания клапана, «имеет» ограниченную номинальную движущую силу или когда клапан 100 выполнен с возможностью открывания посредством только малого перепада давлений (что может иметь место, когда упаковка предназначена для пользователя с артритом) и т.д., может быть желательным модифицировать клапан 100 так, чтобы он открывался при его подвергании воздействию существенно меньшего перепада давлений.
[0105]
Кроме того, авторы изобретения обнаружили, что выполнение одной или более разрушаемых наружных зон 160, проходящих от наружных концов вспомогательных щелей 140 в клапане 100, может обеспечить дополнительное улучшение транспортабельности и/или характеристик сохраняемости контейнера или другой системы, в котором (-й) установлен клапан 100. В частности, усовершенствованный клапан 100 с разрушаемой наружной зоной 160 может обеспечить удержание открываемых частей клапана для устранения или, по меньшей мере, уменьшения или минимизации наступления возможных нежелательных событий, представляющих собой преждевременное открывание клапана, или других событий, представляющих собой вход или выход при утечке, во время транспортировки, хранения, нагрева контейнера или системы для текучего вещества, в котором (-й) установлен клапан 100, или при подвергании такого контейнера или такой системы воздействию слишком высокого давления.
[0106]
Кроме того, авторы изобретения обнаружили, что клапан 100, раскрытый в данном документе и выполненный с разрушаемыми частями 150 и/или разрушаемыми наружными зонами 160, может быть изготовлен с меньшими затратами или более простым способом по сравнению с клапанами других типов, такими как клапан, имеющий покрытие, нанесенное на щели на поверхностях одной или обеих сторон. Авторы изобретения обнаружили, что может иметься существенное преимущество при использовании вибрационного устройства (например, ультразвукового ножа или пресса) для прорезания или образования иным способом щелей, исходно проходящих только частично сквозь участки материала клапана. Полагают, что такое вибрационное устройство может обеспечить возможность упругого восстановления упругого материала клапана после деформации во время процесса разрезания для более прецизионного или точного формирования разрушаемой части 150 и/или разрушаемой наружной зоны 160 в желательных пределах, описанных выше. Такой способ может иметь следующие преимущества: (1) более простое выполнение клапана с допустимой изменчивостью глубины частичных, несквозных пазов в материале клапана и/или (2) выполнение клапана с приемлемым исходным усилием, необходимым для первоначального открывания клапана, для разрушения оставшегося неразрезанного или разрушаемого материала клапана (в некоторых случаях применения может быть желательным, чтобы клапан 100 открывался при относительно малом первоначальном усилии, в то время как в других случаях применения может быть желательным, чтобы клапан 100 открывался при относительно большом первоначальном усилии).
[0107]
На фиг.14 и 15 показан клапан 100 с соответствующим полым наконечником 102. Клапан 100 показан расположенным с одной стороны наконечника 102, при этом конструктивные элементы контейнера для текучего вещества, которые обеспечивают удерживание или зажим периферийной прикрепляемой части 120 клапана 100, не проиллюстрированы. На фиг.14 разрушаемые части 150 и разрушаемые наружные зоны 160 (которые не находятся в плоскости изображения) находятся в неповрежденном состоянии перед их разрушением во время первоначального перемещения клапана 100 в открытое положение или состояние. Наконечник 102 имеет дистальный конец 170, предназначенный для прилегания к клапану 100 и контакта с ним, и имеет проксимальный конец 174, из которого текучее вещество может быть выдано из контейнера после вдавливания наконечника 102 через клапан 100 для обеспечения сообщения с текучим веществом в контейнере. Наконечник 102 является полым и имеет внутреннюю поверхность 178, ограничивающую сквозной канал 180, предназначенный для обеспечения возможности прохождения потока текучего вещества через наконечник 102. Наконечник 102 имеет окно или отверстие 182, расположенное рядом с дистальным концом 170 и предназначенное для направления текучего вещества в сквозной канал 180 после первоначального открывания клапана 100.
[0108]
Несмотря на то, что разрушаемые части 150 и разрушаемые наружные зоны 160 видны соответственно на фиг.9 и 13, они не видны на фиг.15, которая имеет другую плоскость изображения. Следует понимать, что разрушаемые части 150 и разрушаемые наружные зоны 160 были разрушены на фиг.15 при первоначальном открывании клапана 100, как рассмотрено далее. Дистальный конец 170 наконечника 102 сначала контактирует с поверхностью 116 второй стороны клапана 100. Наконечник 102 вдавливают в аксиальном направлении внутрь к головной части 125 клапана 100 так, что головная часть 125 растягивается в аксиальном направлении внутрь (которое представляет собой направление вверх на фиг.15). Перемещение головной части 125 вызывает разрушение разрушаемых частей 150 при заданном усилии, что приводит к соединению центральных щелей 126 с основными щелями 130 (не видимыми на фиг.15). Следует понимать, что разрушение или разрыв разрушаемых частей 150 может не происходить точно в радиальном направлении между радиально наружными концами каждой центральной щели 126 и ближайшей основной щели 130, и некоторые остатки разрушаемых частей 150 могут быть распределены равномерно или неравномерно на одной или обеих поперечных поверхностях открываемых частей. Остатки разрушаемых частей 150 могут иметь внешний вид зубчатых, зигзагообразных элементов при «распространении» разрыва между концами каждой центральной щели 126 и ближайшей основной щели 130.
[0109]
После разрушения разрушаемых частей 150 головная часть 125 клапана продолжает растягиваться в аксиальном направлении внутрь, так что открываемые части открываются для создания по меньшей мере частично открытого отверстия. Разрушение или разрыв разрушаемых наружных зон 160 (фиг.13) начинается на концах каждой вспомогательной щели 140 (фиг.12 и 13), наружных в боковом направлении. Тем не менее, следует понимать, что наружные зоны 160 могут быть выполнены с возможностью разрыва одновременно с исходным перемещением наконечника 102 через головную часть 125 клапана, перед данным перемещением или после данного перемещения. Когда и разрушаемые части 150 и разрушаемые наружные зоны 160 разрушены, открываемые части клапана 100 могут свободно перемещаться дальше друг от друга для обеспечения возможности перемещения наконечника 102 на всей его ширине через полностью открытое отверстие в клапане 100.
[0110]
Как показано на фиг.15, наконечник 102 переместился достаточно далеко через открытый клапан 100, так что отверстие 182 расположено в аксиальном направлении внутри клапана 100, посредством чего текучее вещество может проходить в дистальный конец 170 и/или в отверстие 182, вниз по каналу 180 и из проксимального конца 174 наконечника (или в альтернативном процессе текучее вещество может проходить в проксимальный конец 174 наконечника и наружу через дистальный конец 170 наконечника).
[0111]
Авторы изобретения обнаружили, что может быть предпочтительным выполнить клапан 100, имеющий повышенную способность к герметизации и характеризующийся усилием, необходимым для первоначального открывания клапана 100 и разрушения разрушаемых частей 150 и разрушаемых наружных зон 160, которое увеличено несущественно по сравнению с обычным клапаном, таким как обычный клапан 20. Например, если полый наконечник 102 имеет диаметр, составляющий приблизительно 12,7 миллиметра, и контактирует со второй стороной 24 обычного клапана 20, среднее усилие открывания может составлять приблизительно 35 Ньютонов. Было установлено, что клапан 100, имеющий повышенную способность к герметизации, открывается вследствие контакта с таким же полым наконечником 102 при усилии, которое не превышает приблизительно 70 Ньютонов и более предпочтительно не превышает приблизительно 37 Ньютонов.
[0112]
Следует понимать, что, несмотря на то, что фиг.15 показывает открывание клапана 100 под действием механического усилия, действующего со стороны наконечника 102 соответствующего размера, для некоторых случаев применения может отсутствовать потребность в наконечнике 102. Например, клапан 100 может быть установлен или размещен на входной части контейнера для текучего вещества, и головная часть 125 может подвергаться воздействию перепада давлений, достаточного для разрушения разрушаемых частей 150 и разрушаемых наружных зон 160 и для открывания клапана 100 для обеспечения возможности прохождения текучего вещества через него.
[0113]
Второй вариант осуществления клапана 200 согласно настоящему изобретению проиллюстрирован на фиг.16-18. Второй проиллюстрированный вариант осуществления клапана 200 может быть образован из такого же материала или материалов, которые подробно рассмотрены выше в отношении первого проиллюстрированного варианта осуществления клапана 100. Как будет подробно рассмотрено ниже, второй проиллюстрированный вариант осуществления клапана 200 функционирует по существу таким же образом, как первый проиллюстрированный вариант осуществления клапана 100, за счет того, что имеются части клапана 200, которые предназначены для того, чтобы исходно удержать клапан 200 от открывания при усилии, действующем на клапан 200, или перепаде давлений, действующем на клапане 200, которое (-ый) меньше заданного усилия или перепада давлений, но при этом данные части клапана 200 выполнены с возможностью разрушения, когда клапан 200 подвергается воздействию заданного усилия или перепада давлений.
[0114]
Как можно видеть на фиг.17, второй проиллюстрированный вариант осуществления клапана 200 имеет поверхность 214 первой стороны, поверхность 216 второй стороны и периферийную прикрепляемую часть 220, предназначенную для крепления к контейнеру или системе. По существу кольцевая промежуточная часть 222 проходит по существу в радиальном направлении внутрь по направлению к центральной оси 99 и от периферийной прикрепляемой части 220. Промежуточная часть 222 соединяет периферийную прикрепляемую часть 220 с головной частью 225.
[0115]
Как показано на фиг.16, головная часть 225 имеет нормально закрытое отверстие, образуемое посредством двух самогерметизирующихся пересекающихся центральных щелей 226, проходящих полностью сквозь головную часть. Центральные щели 226 расходятся в боковом направлении или радиально от центра головной части 225. Кроме того, головная часть 225 имеет четыре основные щели 230, проходящие в радиальном направлении, каждая из которых расположена на расстоянии или отделена от одной из центральных щелей 226. Основные щели 230 также проходят полностью сквозь головную часть 225 клапана. Каждая из четырех основных щелей 230 имеет две вспомогательные щели 240, ответвляющиеся от нее в боковом направлении наружу. Каждая из вспомогательных щелей 240 проходит полностью сквозь головную часть 225 клапана. Головная часть 225 клапана имеет в общей сложности восемь вспомогательных щелей 240. Щели 226, 230, 240 в головной части 225 клапана также образуют конфигурацию модифицированной снежинки.
[0116]
Как лучше всего показано на фиг.17 и 17А, головная часть 225 клапана 100 имеет разрушаемую часть 250, проходящую в радиальном направлении между одной из двух центральных щелей 226 и ближайшей одной из четырех основных щелей 230. Как будет рассмотрено более подробно в дальнейшем, разрушаемые части 250 удерживают клапан 200 для минимизации или предотвращения входа или выхода текучего вещества через клапан 200 при усилии, действующем на клапан 200, или перепаде давлений, действующем на клапан 200, которое (-ый) меньше заданного усилия или перепада давлений. Разрушаемые части 250 выполнены и расположены таким образом, что они ломаются, разрушаются, разрываются так, что при этом обеспечивается соединение каждого из радиально наружных концов центральных щелей 226 с одной из четырех основных щелей 230 для обеспечения возможности перемещения клапана 200 в открытое положение, когда клапан 200 подвергается воздействию заданного усилия или давления.
[0117]
Как лучше всего показано на фиг.17А, разрушаемые части 250 во втором проиллюстрированном варианте осуществления клапана 200 отличаются по конфигурации от разрушаемых частей 150 в первом проиллюстрированном варианте осуществления клапана 100. В то время как разрушаемые части 150 в первом проиллюстрированном варианте осуществления клапана 100 имеют существенно уменьшенную толщину по сравнению с соседними частями головной части 125 клапана, разрушаемые части 250 во втором проиллюстрированном варианте осуществления клапана 200 имеют толщину, которая является по существу такой же при ее сравнении с соседними частями головной части 225 клапана.
[0118]
4
4
4
Как также показано на фиг.17А, каждая разрушаемая часть 250 клапана 200 определяет минимальную толщину Т, определяемую между первой и второй сторонами 214, 216 в направлении, по существу параллельном центральной оси 99. Минимальная толщина Т каждой разрушаемой части 250 приблизительно равна минимальной толщине головной части 225 клапана в центре головной части 225 клапана. В одной конфигурации, предпочтительной в настоящее время, толщина Т разрушаемой части 250 составляет приблизительно 1,7 миллиметра.
[0119]
4
4
4
Каждая разрушаемая часть 250 имеет длину L в радиальном направлении между одной из двух центральных щелей 226 и одной из четырех основных щелей 230. Во втором проиллюстрированном варианте осуществления клапана 200 длина L каждой разрушаемой части 250 составляет приблизительно 0,76 миллиметра. Длина L каждой разрушаемой части 250 может быть выбрана в зависимости от применения клапана 200, например, в зависимости от (i) давлений, воздействию которых, как ожидается, будет подвергаться головная часть 225 клапана во время транспортировки, манипулирования, нагрева, или от (ii) размера наконечника 102 и величины усилия, которое может быть приложено посредством наконечника 102.
[0120]
4
1
4
4
Следует понимать, что вследствие увеличенной минимальной толщины Т каждой разрушаемой части 250 во втором варианте осуществления клапана 200 по сравнению с толщиной Т каждой разрушаемой части 150 в первом варианте осуществления клапана 100 длина L каждой разрушаемой части 250 может быть существенно уменьшена (до величины, которая значительно меньше 0,76 миллиметра) для уменьшения усилия открывания или перепада давлений, необходимого для первоначального открывания клапана 200. В некоторых случаях применения длина L каждой разрушаемой части 250 может приближаться к нулю, при этом остается только тонкая вертикальная полоска материала между центральными щелями 226 и основными щелями 230.
[0121]
4
Клапан 200 по второму проиллюстрированному варианту осуществления предпочтительно образован из материала, который подвергнут литьевому прессованию/литью под давлением в виде одинарного слоя материала, при этом щели 226, 230, 240 впоследствии прорезают или вырубают в головной части 225 с помощью соответствующих специальных или обычных технических средств. Разрушаемые части 250 образуют при прорезании головной части 225 клапана на всей ее толщине для формирования щелей 226 и 230, разделенных при определенной длине L. В альтернативном варианте клапан 200 может быть отформован так, что в нем будут образованы щели 226, 230, 240 и разрушаемые части 250.
[0122]
Авторы изобретения обнаружили, что выполнение клапана 200 с разрушаемой частью 250, проходящей между разделенными щелями в клапане 200, может обеспечить улучшение транспортабельности и/или характеристик сохраняемости контейнера или другой системы, в котором (-й) установлен клапан 200. В частности, усовершенствованный клапан 200 может обеспечить устранение или, по меньшей мере, уменьшение или минимизацию наступления возможных нежелательных событий, представляющих собой преждевременное открывание клапана, или других событий, представляющих собой вход или выход при утечке, во время транспортировки, хранения, нагрева контейнера или системы для текучего вещества, в котором (-й) установлен клапан 200, или при подвергании такого контейнера или такой системы воздействию слишком высокого давления.
[0123]
4
Авторы изобретения установили, что выполнение клапана 200 с разрушаемой частью 250, имеющей минимальную толщину Т, которая приблизительно равна минимальной толщине головной части 250 клапана, может обеспечить более простое или экономичное изготовление по сравнению с другими вариантами осуществления клапанов по изобретению, таких как первый вариант осуществления клапана 100, описанный выше.
[0124]
В соответствии с одним широким аспектом изобретения клапаны по изобретению должны иметь всего лишь две щели любой формы или длины, разделенные одной разрушаемой частью, имеющей любую форму, толщину или длину, для исходного удерживания клапана от открывания до тех пор, пока он не будет подвергнут воздействию заданного перепада давлений или усилия открывания.
[0125]
В соответствии с другим широким аспектом изобретения клапаны по изобретению должны иметь всего лишь одну щель любой формы или длины, заканчивающуюся рядом с одной разрушаемой зоной, имеющей любую форму, толщину или длину, для исходного удерживания клапана от открывания до тех пор, пока он не будет подвергнут воздействию заданного перепада давлений или усилия открывания.
[0126]
Третий вариант осуществления клапана 300 согласно настоящему изобретению проиллюстрирован на фиг.19. Как будет подробно рассмотрено ниже, третий проиллюстрированный вариант осуществления клапана 300 функционирует по существу таким же образом, как первый проиллюстрированный вариант осуществления клапана 100, за счет того, что имеются части клапана 300, которые предназначены для того, чтобы исходно удержать клапан 300 от открывания при усилии, действующем на клапан 300, или перепаде давлений, действующем на клапане 300, которое (-ый) меньше заданного усилия или перепада давлений.
[0127]
Как показано на фиг.19, в отличие от первого проиллюстрированного варианта осуществления клапана 100, который образован из материала, который представляет собой одно вещество, образующее одинарный слой вещества, клапан 300 по третьему проиллюстрированному варианту осуществления образован из материала 310, который образован множеством слоем из разных веществ - первым слоем 320 из первого вещества и вторым слоем 330 из второго вещества. Самогерметизирующиеся щели 340 проходят сквозь оба слоя 320 и 330 клапана 300 для образования нормально закрытого отверстия, образуемого посредством открываемых частей клапана вдоль щелей 340. Открываемые части, образующие отверстия, первоначально удерживаются от открывания посредством одной или более разрушаемых частей 350, функционирующих так же, как разрушаемые части 150, 250, рассмотренные выше в отношении соответственно первого и второго вариантов осуществления клапана 100 и 200. Следует понимать, что в некоторых случаях применения может быть использовано более двух слоев из разных веществ. Вещества, которые образуют слои 320 и 330, могут быть такими же, как те вещества, которые рассмотрены выше в отношении клапана 100. Другие пригодные вещества могут быть использованы в зависимости от применения.
[0128]
Следует понимать, что несмотря на то, что различные теории и разъяснения были приведены в данном документе в отношении того, как конфигурации и схемы расположения компонентов могут повлиять на функционирование клапанов по изобретению, отсутствует намерение быть ограниченными такими теориями и разъяснениями. Кроме того, предусмотрено, что все конструкции, находящиеся в пределах объема притязаний приложенной формулы изобретения, не должны быть исключены каким-либо образом из объема притязаний формулы изобретения просто потому, что работа таких клапанов могла быть не объяснена посредством разъяснений и теорий, представленных в данном документе.
[0129]
Различные модификации и изменения данного изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники без отхода от объема и сущности данного изобретения. Иллюстративные варианты осуществления и примеры приведены только в качестве примеров и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.