ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОРНОГО РЕЗЕРВУАРА Российский патент 1994 года по МПК F16J13/12 

Изобретение относится к запорному устройству для напорного резервуара, в частности для напорного резервуара кофеварки, работающей под давлением пара.

В кофеварках, работающих под давлением пара, которые широко распространены в домашнем хозяйстве, имеется напорный резервуар, который наполняется водой и содержит нагревательное устройство для подогрева защитной воды. Обычно этот напорный резервуар содержит поворотно-запорную крышку, чтобы сделать возможным залитие воды и быть в состоянии газонепроницаемо закрыть напорный резервуар. Кроме того, в напорном резервуаре предусмотрен выпускной трубопровод, в котором установлен предохранительный клапан. Как только внутри напорного резервуара образуется предварительно определенное избыточное давление, нагретая вода сможет выходить через этот трубопровод в кофеварку устройство.

Во время работы внутри резервуара возникают значительные величины давления, так что должны быть приняты меры, чтобы крышка напорного резервуара не ослабла и не отделялась, пока внутри напорного резервуара имеется избыточное давление. Если именно в такой ситуации пользователь попытается удалить крышку, чтобы, например, дополнить свежей воды, то возникает опасность при ослаблении крышки неожиданного выхода пара или горячей воды, вследствие чего оператор может получить ожог.

Из патента Великобритании N 2170995 известно запорное устройство родового типа. Это запорное устройство содержит на свободном нижнем крае резьбовой запорной крышки фиксаторные канавки, а вблизи фланца, на который навинчивается крышка, - силовой цилиндр. Поршень этого силового цилиндра соединен с внутренней частью напорного резервуара и под действием силы пружины удерживается в состоянии покоя, в котором крышку можно поворачивать. Как только внутри напорного резервуара создается определенное давление, поршень сместится против действия пружины, так что штифт поршня, перемещаемый в осевом направлении и выходящий под кромку крышку, переместится в направлении к крышке и войдет в зацепление с фиксаторными канавками крышки. Хотя благодаря этому надежно предотвращается возможность отвинчивания крышки напорного резервуара, когда внутри напорного резервуара имеется избыточное давление, все же устройство, описанное в патенте Великобритании, является не только дорогостоящим и поэтому требующим больших затрат при изготовлении, но и подверженным повреждениям, потому что, в частности, в случае использования воды, содержащей известь, может легко произойти заклинивание исполнительного поршня в цилиндре.

Подобное решение описано в патенте на полезную модель ФРГ N 8802277. Опасность обызвествления и тем самым заклинивания исполнительного поршня должна быть предотвращена тем, что он окружен сильфоном. В остальном принцип действия блокировочного устройства по существу является таким же. Также и это устройство является сложным по конструкции и тем самым дорогостоящим в изготовлении, причем к тому же сильфон подвергается большим тепловым и механическим нагрузкам, что может привести к его быстрому старению и преждевременному повреждению.

Цель изобретения состоит в упрощении запорного устройства в начале названного типа, а именно выполнение его без подвижных частей на самом напорном резервуаре, которое бы надежно предотвращало удаление запорной крышки, пока в напорном резервуаре имеется избыточное давление.

Цель изобретения достигается тем, что средства для блокировки крышки содержат расположенный на крышке исполнительный орган из упруго-деформируемого материала, который со своей стороны снабжен средствами для прочного на скручивание соединения с крышкой, и выступающую внутрь фланца часть, которая снабжена кольцевым уплотнительным ребром и фиксаторными органами, расположенными со стороны периферии и над уплотнительным ребром, а вдоль внутренней поверхности фланца выполнены фиксаторные углубления, с которыми при избыточном давлении в напорном резервуаре входят в зацепление фиксаторные органы.

Таким образом средства для блокировки крышки по существу образованы посредством расположенного в крышке упруго деформируемого уплотнительного органа, который и без того необходим для газонепроницаемого уплотнения напорного резервуара. На самом напорном резервуаре не требуется устанавливать никаких подвижных деталей; внутренняя периферийная поверхность фланца напорного резервуара должна лишь быть снабжена упомянутыми фиксаторными углублениями.

В случае предпочтительного усовершенствованного варианта исполнения предмета изобретения уплотнительное ребро при надетой на напорный резервуар крышке до образования избыточного давления в напорном резервуаре прилегает с предварительным напряжением к внутренней стороне фланца напорного резервуара. Благодаря этому необходимая разность давлений между внутренним пространством напорного резервуара и пространством между фланцевой частью и внутренней стенкой фланца может быть скорее обеспечена, вследствие чего облегчается вхождение фиксаторных органов в зацепление с фиксаторными канавками.

Кроме того, промежуточное пространство, проходящее между фланцем напорного резервуара и фланцевой частью уплотнительного органа, и отделенное уплотнительным ребром от внутренней части напорного резервуара может быть предпочтительно соединено с атмосферой. Благодаря этому в любом случае может быть обеспечено вхождение фиксаторных органов в зацепление с фиксаторными выемками вследствие значительных разностей давлений между внутренним пространством напорного резервуара и промежуточным пространством между фланцевой частью и внутренней стенкой фланца.

Для достижения установки уплотнительного органа в крышке при надежно действующем предохранителе от скручивания уплотнительный орган может содержать по своему контуру по существу круглый головной элемент, который снабжен одним или несколькими выступающими за головной элемент фиксаторными выступами, которые для создания прочного на скручивание соединения между уплотнительным органом и крышкой входят в зацепление с соответствующими углублениями на крышке.

Для обеспечения соединения промежуточного пространства между фланцевой частью и внутренней стенкой фланца с атмосферой диаметр головного элемента может быть меньше, чем внутренний диаметр фланца напорного резервуара.

Легко создаваемый предохранитель для предотвращения выпадания уплотнительного органа из крышки может быть образован тем, что на крышке выполнена периферийная канавка, а фиксаторные выступы головного элемента радиально выступают над его диаметром и входят в зацепление с периферийной канавкой крышки.

Для достижения свободного от проскальзывания предохранения от скручивания выполненные в крышке углубления соответствуют по размеру и расположению фиксаторным выступам головного элемента уплотнительного органа.

Фланцевая часть уплотнительного органа может быть по существу выполнена в форме боковой поверхности цилиндра, жестко скрепленной вдоль своего верхнего края с головным элементом уплотнительного органа, а на своем противолежащем нижнем крае снабжена кольцевым уплотнительным ребром. За счет этого получается цельное исполнение головного элемента, фланцевой части и уплотнительного ребра.

Для того, чтобы сделать возможным легкое введение фланцевой части в отверстие фланца переходящий в уплотнительное ребро нижний край цилиндрической фланцевой части может быть выполнен коническим, уменьшающимся к свободному торцу фланцевой части.

В случае предпочтительного варианта исполнения предмета изобретения фиксаторный орган может состоять из множества распределенных по периферии параллельных средней оси фланца ребер, выполненных на внешней стороне фланцевой части, а фиксаторные углубления состоят из проходящих параллельно оси канавок, выполненных на внутренней периферийной поверхности фланца. Благодаря этому достигается максимально возможное действие сил, создаваемых избыточным давлением, в отношении предохранения от скручивания.

Мероприятие, заключающееся в предусмотрении ширины канавок большей, чем ширина ребер, служит для того, чтобы произошло надежное вхождение ребер как целого в зацепление с соответствующими канавками. Равномерное распределение ребер и канавок по периферии фланцевой части и соответственно по внутренней поверхности фланца обеспечивает возможность большого количества ребер войти в зацепление с соответствующей канавкой. Этот полезный эффект может быть дополнительно повышен тем, что количество канавок равно целочисленному кратному количества ребер на фланцевой части, выполненной в форме боковой поверхности цилиндра.

Если на переходе от фланцевой части к головному элементу выполнен кольцевой надрез, то фланцевая часть может быть выполнена более гибкой по отношению к головной части, что повышает эффект уплотнения. Участок, выполненный радиально внутри фланцевой части на головном элементе, имеет горшкообразную форму, причем основание горшкообразного участка проходит приблизительно на высоте нижнего края фланцевой части.

На фиг. 1 - осевой частичный разрез через напорный резервуар в области крышки в состоянии без давления; на фиг. 2 - то же, соответствующий частичный разрез, но в состоянии, в котором внутри напорного резервуара имеется избыточное давление; на фиг. 3 - уплотнительный орган, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - уплотнительный орган на фиг. 4, поперечный разрез; на фиг. 6 - уплотнительный орган согласно другому варианту исполнения, поперечный разрез.

Напорный резервуар 1 содержит фланец 2, который имеет форму боковой поверхности цилиндра и снабжен внешней резьбой 3. Запорная крышка 4 имеет внутреннюю резьбу 5, чтобы ее можно было навинтить на фланец 2. Крышка 4 снабжена уплотнительным органом 6, который свободно вложен в крышку 4 и удерживается в затылованной периферийной канавке 7, выполненной в крышке 4.

Уплотнительный орган 6 изготовлен из упругодеформируемого материала, например каучука, неопрена или другого соответствующего синтетического материала. Он имеет головную часть, которая имеет форму ровной пластины 13, которая выполнена круглой. К головной части 13 примыкает фланцевая часть 9, которая имеет форму боковой поверхности цилиндра. Фланцевая часть 9 может быть выполнена за одно целое с головной частью 13. Фланцевая часть 9 имеет несколько меньший внешний диаметр, чем внутренний диаметр фланца 2 напорного резервуара 1, так что крышка 4 со вставленным уплотнительным органом может быть надета на напорный резервуар 1.

В области свободного края 10 фланцевой части 9 предусмотрено кольцевое уплотнительное ребро 11, которое выступает над внешней поверхностью фланцевой части 9 в виде боковой поверхности цилиндра. Периферийный край уплотнительного ребра 11 прилегает к внутренней поверхности фланца 2 напорного резервуара 1. Уплотнительное ребро 11 при надетой на напорный резервуар 1 крышке 4 с предварительным напряжением прилегает к внутренней стороне фланца 2 напорного резервуара 1. Это может быть достигнуто, например, тем, что внутренняя поверхность фланца 2 выполнена конической с диаметром, уменьшающимся сверху вниз. Для облегчения введения уплотнительного органа 6 во фланец 2 и тем самым для упрощения надевания кромки 4 на напорный резервуар 1 край 10, переходящий в уплотнительное ребро 11 концевой части 9 в виде боковой поверхности цилиндра, может быть выполнен коническим с диаметром, уменьшающимся в направлении свободного конца фланцевой части 9.

Внутренняя поверхность фланца 2 снабжена параллельными оси канавками 12, распределенными по периферии фланца 2. Они проходят по части общей высоты фланца 2, между переходом фланцевой части 9 в головную часть 13 уплотнительного органа 6 по направлению вниз до начала уплотнительного ребра 11. Для взаимодействия с этими канавками 12 предназначены ребра 14, расположенные с наружной стороны по периферии фланцевой части 9, возвышение которых по отношению к внешней поверхности фланцевой части 9 в виде боковой поверхности цилиндра несколько меньше, чем возвышение уплотнительно ребра 11.

При этом ширина канавок 12 во внутренней периферийной поверхности фланца 2 напорного резервуара соответствует ширине проходящих параллельно оси ребер 14 на внешней стороне фланцевой части 9 в виде боковой поверхности цилиндра уплотнительного органа 6. Предусмотрено относительно большое количество ребер 14, чтобы обеспечить блокировку практически в любом поворотном положении крышки 4. В настоящем примере исполнения предусмотрено двадцать ребер. Количество канавок 12 на внутренней периферийной поверхности фланца 2 напорного резервуара может соответствовать количеству ребер 14.

Предусмотрено несколько малочисленных, например четыре или шесть, ребер 14, которые взаимодействуют с большим количеством параллельных оси канавок 12, расположенных на внутренней периферийной поверхности фланца 2.

Чтобы путем взаимодействия ребер 14 и канавок 12 могла произойти блокировка крышки 4 при избыточном давлении внутри напорного резервуара 1, должно быть обеспечено, чтобы крышка 4 не могла поворачиваться относительно уплотнительного органа 6. С этой целью головная часть 13 уплотнительного органа снабжена фиксаторными выступами 15. Фиксаторные выступы 15 в настоящем случае состоят из лапок, приформованных за одно целое к головной части 13, которые с одной стороны выступают над верхней поверхностью головной части 13, а с другой стороны выступают над ее периферией. В зависимости от материала уплотнительного органа 6 и в зависимости от его размера, соответственно размера крышки 4, может быть предусмотрено большее или меньшее количество фиксаторных выступов 15; в настоящем примере имеется шесть фиксаторных выступов 15.

Фиксаторные выступы 15 с одной стороны входят в зацепление своей внешней краевой областью с периферийной канавкой 7 в крышке 4, чтобы уплотнительный орган 6 механически закрепить в крышке 4 и предохранить от выпадения. Крышка 4 на внутренней поверхности своей верхней части снабжена углублениями 16, которые по форме и количеству соответствуют фиксаторным выступам 15. Вследствие этого обеспечивается прочное на скручивание соединение с геометрическим замыканием между уплотнительным органом 6 и крышкой 4.

На фиг. 4 напорный резервуар 1 с надетой крышкой 4 изображен в состоянии без давления. Уплотнительное ребро 11 прилегает к внутренней периферийной поверхности фланца 2 напорного резервуара под канавками 12 и уплотняет внутреннюю часть напорного резервуара от внешней среды. Так как остальные части уплотнительного органа 6 не прилегают по полной поверхности ни к фланцу 2, ни к крышке 4, задачу уплотнения берет на себя только уплотнительное ребро 11. Лишь части, выступающие над периферией головной части 13 фиксаторных выступов 15 лежат на верхнем торцовом крае фланца 2. Вследствие этого промежуточное пространство 18 между фланцевой частью 9 и внутренней стенкой фланца 2 резервуара соединено с атмосферой.

После увеличения давления внутри напорного резервуара 1 фланцевая часть 9 в своей средней области радиально деформируется наружу, как это показано на фиг. 2. Этой деформации не оказывается никакого сопротивления, так как над уплотнительным ребром 11 не происходит никакого уплотнения, так что воздух, заключенный между фланцевой частью 9 и фланцем 2, может выходить. Вследствие радиальной деформации средней области фланцевой части 9 ребра 14 погружаются в канавки 12 фланца 2. Поворачивание крышки невозможно ввиду того, что уплотнительный орган 6 своей головной частью 13 прижимается к крышке, и что фиксаторные выступы 15 входят в углубления 16 крышки. Чем больше разность давлений между внутренней стороной и внешней стороной напорного резервуара 1, тем сильнее действует блокировка с геометрическим замыканием, так что крышку 4 нельзя более удалить без усилия и разрушения запорного устройства.

Уплотнительный орган 6 состоит из упругодеформируемого материала. При понижении избыточного давления внутри напорного резервуара 1 средняя часть фланцевой части 9 уплотнительного органа 6 снова вернется в свое первоначальное положение, вследствие чего устраняется соединение с геометрическим замыканием между ребрами 14 и канавками 12 и крышка 4 может быть открыта.

Функционирование может быть поддержано тем, что диаметр головной части 13 уплотнительного органа 6 меньше, чем внутренний диаметр фланца 2, тем самым на верхнем крае фланцам 2 не возникает никакого уплотнения и тем самым деформации средней области фланцевой части 9 не может быть оказано никакого значительного сопротивления.

На фиг. 6 представлен другой вариант исполнения уплотнительного органа 6 в поперечном разрезе. Уплотнительный орган имеет на переходе от фланцевой части 9 к головному элементу 13 кольцевой надрез 19. Благодаря этому фланцевая часть 9 становится более гибкой по отношению к головной части 13, что улучшает эффект уплотнения. Кроме того, участок 20, радиально выполненный внутри фланцевой части 9 на головном элементе 13, имеет горшкообразную форму. Основание 21 горшкообразного участка 20 проходит приблизительно на высоте нижнего края 10. Благодаря этой мере обеспечивается дальнейшее повышение гибкости фланцевой части 9.

Вместо параллельных оси ребер 14 на внешней поверхности фланцевой части 9 в виде боковой поверхности цилиндра и вместо параллельных оси канавок 12 на внутренней поверхности фланца 2 могут быть предусмотрены иначе выполненные корреспондирующие фиксаторные средства. Кроме того, возможно прочную на скручивание блокировку уплотнительного органа 6 в крышке 4 обеспечивать другим способом, например путем устранения углублений 16 и путем выполнения периферийной канавки 7 в крышке 4 с попеременно различным радиусом, причем с образованными таким образом радиальными выемками входят в зацепление концевые области фиксаторных выступов 15.

Существует также возможность кинематического реверса: вместо того, чтобы снабжать фланцевую часть 9 ребрами 14 и внутреннюю сторону фланца 2 канавками 12, внешняя сторона фланцевой части 9 может быть снабжена фиксаторными углублениями, а внутренняя сторона фланца - фиксаторными выступами, чтобы добиться соответствующего эффекта блокировки при возникновении избыточного давления внутри напорного резервуара 1.

Сущность изобретения: напорный резервуар имеет фланец, надеваемую на него крышку и средства для блокировки крышки в закрытом положении. Крышка приводится из открытого положения в закрытое путем поворачивания вокруг средней оси фланца. Средства для блокировки крышки содержат уплотнительный орган и выступающую внутрь фланца часть с уплотнительным ребром и фиксаторными органами. На внутренней поверхности фланца выполнены фиксаторные углубления, входящие в зацепление с фиксаторными органами. Уплотнительное ребро прилегает с предварительным напряжением к внутренней стороне фланца. Пространство между фланцем и фланцевой частью уплотнительного органа соединено с атмосферой. На крышке выполнены углубления. Круглый головной элемент уплотнительного органа снабжен одним или несколькими фиксаторными выступами. Выступы входят в зацепление с углублениями на крышке. Диаметр головного элемента меньше диаметра фланца напорного резервуара. На крышке выполнена периферийная канавка, с которой входят в зацепление фиксаторные выступы. Углубления в крышке по размеру и расположению соответствуют фиксаторным выступам головного элемента уплотнительного органа. Фланцевая часть уплотнительного органа выполнена в виде боковой поверхности цилиндра, жестко скреплена одним концом с головным элементом уплотнительного органа, а на другом конце снабжена кольцевым уплотнительным ребром. Этот конец выполнен коническим, уменьшающимся к свободному торцу фланцевой части. Фиксаторный орган состоит из множества распределенных по периферии параллельных средней оси фланца ребер на внешней стороне фланцевой части, а фиксаторные углубления состоят из проходящих параллельно оси канавок, выполненных на внутренней периферийной поверхности фланца. Ширина канавок больше ширины ребер. Ребра и канавки равномерно распределены по окружности. Количество канавок равно целочисленному кратному количества ребер на фланцевой части. На переходе фланцевой части к головному элементу выполнен кольцевой надрез. Участок, радиально выполненный внутри фланцевой части на головном элементе, имеет горшкообразную форму. Основание этой части расположено приблизительно на высоте нижнего края фланцевой части. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОРНОГО РЕЗЕРВУАРА, в частности, для кофеварки, которая работает под давлением пара, причем напорный резервуар имеет фланец и надеваемую на него крышку, которая путем поворота вокруг средней оси фланца может быть приведена из открытого положения в закрытое положение, а также средства для блокировки крышки в закрытом положении при избыточном давлении внутри напорного резервуара, отличающееся тем, что средства для блокировки крышки содержат расположенный на крышке уплотнительный орган из упругодеформируемого материала, который со своей стороны снабжен средствами для прочного на скручивание соединения с крышкой, и выступающую внутрь фланца часть, которая снабжена кольцевым уплотнительным ребром и фиксаторными органами, расположенными со стороны периферии и над уплотнительным ребром, а вдоль внутренней поверхности фланца выполнены фиксаторные углубления, с которыми при избыточном давлении в напорном резервуаре входят в зацепление фиксаторные органы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнительное ребро при надетой на напорный резервуар крышке прилегает с предварительным напряжением к внутренней стороне фланца напорного резервуара. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что промежуточное пространство, проходящее между фланцем напорного резервуара и фланцевой частью уплотнительного органа и отделенное уплотнительным ребром от внутренней части напорного резервуара, соединено с атмосферой. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на крышке выполнены углубления, уплотнительный орган содержит головной элемент, являющийся по своему контуру круглым, который снабжен одним или несколькими фиксаторными выступами, выступающими над головным элементом, которые для создания прочного на скручивание соединения между уплотнительным органом и крышкой входят в зацепление с соответствующими углублениями на крышке. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что диаметр головного элемента меньше, чем внутренний диаметр фланца напорного резервуара. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что на крышке выполнена периферийная канавка, а фиксаторные выступы головного элемента радиально выступают над его диаметром и входят в зацепление с периферийной канавкой крышки. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что выполненные в крышке углубления по размеру и расположению соответствуют фиксаторным выступам головного элемента уплотнительного органа. 8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что фланцевая часть уплотнительного органа выполнена в форме боковой поверхности цилиндра, жестко скрепленной вдоль своего верхнего края с головным элементом уплотнительного органа, и на своем противолежащем нижнем крае снабжена кольцевым уплотнительным ребром. 9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что переходящий в уплотнительное ребро нижний край цилиндрической фланцевой части выполнен коническим, уменьшающимся к свободному торцу фланцевой части. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксаторный орган состоит из множества распределенных по периферии параллельных средней оси фланца ребер, выполненных на фланцевой части на ее внешней стороне, а фиксаторные углубления состоят из проходящих параллельно оси канавок, выполненных на внутренней периферийной поверхности фланца. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что ширина канавок больше, чем ширина ребер. 12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что как ребра, так и канавки равномерно распределены по периферии фланцевой части и соответственно по внутренней поверхности фланца. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что количество канавок равно целому числу, кратному количеству ребер на фланцевой части, выполненной в форме боковой поверхности цилиндра. 14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что на переходе фланцевой части к головному элементу выполнен кольцевой надрез. 15. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что участок, радиально выполненный внутри фланцевой части на головном элементе, имеет горшкообразную форму, причем основание горшкообразной части расположено приблизительно на высоте нижнего края фланцевой части.