ЗОНД ДЛЯ ПРОКАЛЫВАНИЯ ПРОБКИ Российский патент 1997 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для совершенствования, например, афрометров, применяемых при определении давления двуокиси углерода в сосудах или бутылках.

Известен специальный зонд для прокалывания пробки (ГОСТ 12258-79. Советское шампанское, игристые и шипучие вина. Метод определения давления двуокиси углерода в бутылках). Зонд выполнен в виде конусного стержня с внутренним осевым каналом, соединяющим измерительную полость манометра с газовой камерой бутылки. Зонд установлен на манометре с помощью фиксирующего узла, состоящего из накидной гайки и уплотнительного кольца.

Недостатками указанного зонда следует считать увеличенное усилие, потребное для прокалывания пробки, и необходимость использования для этой цели специального пресса. При этом выполнение зонда в виде конусного стержня с радиальным отверстием на его конце снижает надежность работы, так как со стороны упругой пробки действует осевая составляющая сил, выталкивающая зонд из этой пробки. В связи с тем, что конусный стержень, прокалывающий упругую массу пробки, имеет соизмеримую площадь поперечного сечения с аналогичной площадью пробки, то под воздействием развиваемого оператором (прессом) усилия пробка во многих случаях может сместиться относительно посадочного места сосуда или бутылки, что неизбежно приведет к разгерметизации.

Задача изобретения повышение надежности и стабильности проведения процесса прокалывания за счет уменьшения прикладываемого оператором усилия и действующих сил в зоне контактирования поверхностей зонда с пробкой.

Задача решается тем, что на наружной поверхности зонда, выполненного в виде цилиндрического стержня с заостренным концом, установлена винтовая цилиндрическая пружина. Данная пружина закреплена по концам в зоне заострения стержня и со стороны поворотного приспособления.

Для центрирования и фиксации зонда относительно пробки цилиндрический стержень жестко связан с подпружиненным плунжером, размещенным в поворотном приспособлении. Плунжер выполнен с возможностью осевого перемещения относительно втулки с резьбой, установленной на корпусе центрирующего устройства. Данное устройство выполнено из накидной втулки с внутренним конусом и поворотного лепестка с аналогично выполненной конической поверхностью.

Для уменьшения прикладываемого оператором усилия и в случаях, необходимых для удаления пробки, на проточке плунжера размещена дополнительная втулка и в их сопряжении размещен в пазах цилиндрический штифт, а на наружной ее поверхности выполнены поперечные выемки с наклонными поверхностями, в которых размещены тела качения, контактирующие с поверхностью резьбовой втулки.

Заявляемый зонд поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена конструкция афрометра с использованием предложенного зонда, на фиг. 2 изображен поперечный разрез устройства для удаления пробки с применением предложенного зонда, на фиг. 3 и 4 даны разрезы А-А и Б-Б фиг. 2, на фиг. 5 изображен вариант исполнения заостренного конца цилиндрического стержня зонда.

Конструкция афрометра представлена на фиг. 1 в виде зонда для прокалывания пробки в сосудах или в бутылках, узла крепления его на поворотном приспособлении и непосредственно манометра. Зонд представляет собой длинномерный цилиндрический стержень 1 с внутренним продольным каналом "а". На его конце жестко закреплена с помощью пайки вставка 2 с конической поверхностью "б", образующей заостренный конец зонда. В зоне крепления этой вставки 2 выполнено отверстие "в", ось которого расположена перпендикулярно оси продольного канала "а". На наружной поверхности "г" цилиндрического стержня 1 размещена витая цилиндровая пружина 3, выполненная с некоторым шагом витков. Концы данной пружины 3 жестко заделаны в выполненных в стержне углублениях и запаяны. На противоположном конце заострения стержня 1 выполнен фланец 4, торец которого имеет возможность контактирования с накидной гайкой 5. Гайка 5 с размещенной упругой прокладкой 6 установлена на резьбовой части "е" поворотного устройства 7, конструкция которого может быть различной в зависимости от конкретной конструкции манометра 8.

На фиг. 2.5 представлен вариант устройства для удаления пробки из бутылки или из сосуда. Зонд в этом устройстве выполнен в виде длинномерного цилиндрического стержня 1 (фиг. 1, 5) с внутренним продольным каналом "а". Заостренный конец стержня 1 образован за счет выполнения конусной поверхности "б" и центрального отверстия "ж", диаметр которого выполнен меньше по сравнению с диаметром внутреннего канала "а". На наружной поверхности этого стержня 1 размещена винтовая цилиндрическая пружина 3, концы которой закреплены с помощью известных методов, например пайкой.

Цилиндрический стержень 1 зонда, используемого для удаления пробки 9 из бутылки 10, в поворотном приспособлении жестко связан с плунжером 11, во внутренней полости которого размещена пружина 12. Плунжер 11 имеет возможность осевого перемещения относительно резьбовой втулки 13, установленной на резьбовой части "и" корпуса 14. Для осуществления осевого перемещения плунжера 11 во внутренней поверхности втулки 13 размещена дополнительная втулка 15. В сопряжении поверхностей этой втулки 15 и проточки плунжера 11 выполнены симметрично расположенные пазы, в которых размещены цилиндрические штифты 16. На наружной поверхности дополнительной втулки 15 равномерно по окружности выполнены поперечные выемки "к" (фиг. 3) с наклонными поверхностями. В образованных выемках "к" размещены тела качения 17 в виде шариков. При этом на опорной поверхности выемки "к" выполнено отверстие "л" с размещенной в нем пружиной 18. Под действием пружины 18 тела качения 17 имеют возможность контактирования с внутренней поверхностью резьбовой втулки 13.

Для фиксирования положения зонда относительно пробки 9 в корпусе 14 выполнено центрирующее устройство, состоящее из накидной втулки 19 с внутренним конусом "м" и поворотного лепестка 20, установленного на оси 21 (фиг. 4). Наружные поверхности поворотного лепестка 20 и корпуса 14 выполнены конусными и с углом наклона, равным по величине углу наклона конуса "м" накидной втулки 19. Внутренняя поверхность поворотного лепестка 20 и корпуса 14 может быть выполнена с профилем, соответствующим профилю самой бутылки.

Длина цилиндрического стержня 1 зонда при его использовании в качестве афрометра должна превышать длину прокалываемой части пробки 9 и эта величина определяется расположением отверстия "в", соединяющего газовую камеру герметизированной с помощью пробки 9 бутылки 10 с продольным каналом "а" стержня 1. Объем соединительного канала "а" должен быть выполнен по возможности минимальным и не превышать 0,5 см³.

Перед измерением давления в газовой камере бутылки 10 фланец 4 размещают вместе с упругой прокладкой 6 во внутренней резьбовой части гайки 5 (фиг. 1). Затем гайку 5 вместе с указанными элементами зонда закрепляют на поворотном устройстве 7, служащим для осуществления вращательного движения цилиндрического стержня 1. При осевом нажиме заостренный конец вставки 2, выполненной за счет конической поверхности "б", входит в тело пробки 9. При осуществлении вращательного движения цилиндрического стержня 1 первые витки витой цилиндрической пружины 3, которые жестко закреплены на наружной поверхности "г" стержня, входят в тело пробки 9. За счет выполнения винтовой пружины 3, у которой каждый виток имеет наклон, зонд при его поворотах самоустанавливается вдоль оси пробки. При этом средняя часть витой цилиндрической пружины 3, имеющая некоторую степень свободы относительно стержня 1, самоустанавливается по уже выполненному следу в пробке. После выхода отверстия "в" в газовую камеру бутылки и благодаря сообщению этого отверстия с продольным каналом "а" цилиндрического стержня 1 имеющееся в камере давление газа фиксируется манометром 8. Вывод зонда осуществляется за счет изменения направления вращательного движения, которое осуществляется с помощью поворотного устройства 7.

Для использования варианта устройства (фиг. 2.5) для удаления пробки 9 из бутылки 10 необходимо установить резьбовую втулку 13 в крайнее положение и отвести вверх (фиг. 2) вдоль корпуса 14 накидную втулку 19. Затем установить корпус 14 по наружной поверхности бутылки 10 и переместить накидную втулку 19 вниз. Благодаря выполнению накидной втулки 19 с внутренним конусом "м" и выполнению на оси поворотного лепестка 20 осуществляется центрирование конической поверхности "б" (фиг. 1 и 5) заостренного конца стержня 1 относительно периметра поверхности закрепления. Одновременно при соприкосновении конусов "м" накидной втулки 19 с корпусом 14 и поворотным лепестком 20 осуществляется и закрепление представленного устройства на бутылке 10 (фиг. 2).

При осуществлении вращательного движения резьбовой втулки 13 относительно резьбовой части "и" корпуса 14 размещенные в поперечных выемках "к" (фиг. 3) тела качения 17 в виде шариков заклинивают соединение дополнительной втулки 15 с резьбовой втулкой 13. Крутящий момент, прикладываемый оператором непосредственно на резьбовую втулку 13, передается через цилиндрические штифты 16 на плунжер 11, несущий зонд. Заклинивание тел качения 17 осуществляется под действием установленных в отверстиях "л" пружин 18 и набегания этих тел на наклонную поверхность дна выполненных выемок "к".

Таким образом, при действии крутящего момента заостренный конец "б" цилиндрического стержня 1 (фиг. 5) входит в тело пробки 9. При этом конец винтовой цилиндрической пружины 3 также начинает взаимодействовать с телом пробки.

В результате дальнейших поворотов резьбовой втулки 13 осуществляется самоподача зонда в тело пробки 9. Разница в шагах резьбовой части "и" и витой цилиндрической пружины 3 компенсируется за счет осевого перемещения плунжера 11 относительно дополнительной втулки 15. Указанное перемещение осуществляется благодаря выполнению цилиндрических штифтов 16, размещенных в симметрично расположенных пазах втулки 15 и плунжера 11.

Удаление пробки 9 из посадочного места бутылки осуществляется при изменении направления вращения втулки 13. В результате противоположного вращения втулки 13 раскрепляется клиновая связь, образованная телами качения 17 с внутренней поверхностью втулки 13 и дополнительной втулкой 15, что позволяет в этом устройстве зонду передавать чистое осевое перемещение относительно корпуса 14, т.е. перемещать пробку 9 вверх относительно бутылки 10. Сцепление зонда с пробкой 9 осуществляется за счет закрепленной по концам на цилиндрическом стержне 1 пружины 3. Контактирование торца плунжера 11 с торцем втулки 13 обеспечивает вытаскивание пробки 9 из посадочного места бутылки 10.

Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного технического решения по сравнению с применяемым аналогом и прототипом состоит в том, что за счет выполнения зонда в виде длинномерного цилиндрического стержня, а также витой цилиндрической пружины, установленной на этом стержне, уменьшается необходимое осевое усилие, прикладываемое оператором к зонду, и соответственно отпадает потребность в использовании специальных приспособлений пресса.

Закрепление витой цилиндрической пружины по ее концам на стержне обеспечивает самоустанавливание шага в соответствии с образующимся профилем в теле пробки, что также приводит к снижению усилий, возникающих в случае изготовления зондов с технологическими отклонениями по величине шага.

В связи с резким уменьшением поперечной площади сечения зонда повышается надежность прокалывания пробки без перемещений ее относительно посадочного места в бутылке или в сосуде. При этом уменьшение площади сечения зонда также приводит к уменьшению усилий для прокалывания пробки.

Дополнительным эффектом надежности функционирования зонда является и то, что выполнение элементов зонда в виде круглого сечения (пружина, стержень) с меньшей площадью поперечного сечения обеспечивает лучшую герметизацию при вводе зонда в упругое тело пробки, а после вывода зонда закупорку следа.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и предназначено для совершенствования, например, афрометров, применяемых при определении давления двуокиси углерода в сосудах или в бутылках. Изобретение позволяет повысить надежность и стабильность проведения процесса прокалывания пробки за счет уменьшения прикладываемого оператором усилия и действующих сил в зоне контактирования поверхностей зонда с пробкой. Сущность изобретения: выполнение зонда в виде длинномерного цилиндрического стержня с заостренным концом и размещение на его наружной поверхности винтовой цилиндрической пружины, закрепленной по концам в зоне заострения стержня и со стороны поворотного приспособления. В поворотном приспособлении цилиндрический стержень жестко связан с подпружиненным плунжером, имеющим возможность осевого перемещения относительно втулки с резьбой. На корпусе фиксирующего положение зонда устройства размещены накидная втулка с внутренним конусом и поворотный лепесток с аналогично выполненной конусной поверхностью. Для уменьшения прикладываемого оператором усилия на проточке плунжера размещена дополнительная втулка, а в их сопряжении размещен в пазу цилиндрический штифт. На ее наружной поверхности выполнены поперечные выемки с наклонными поверхностями, в которых установлены подпружиненные тела качения, контактирующие с поверхностью резьбовой втулки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Зонд для прокалывания пробки, содержащий длинномерный стержень с внутренним осевым каналом и узел его крепления на поворотном приспособлении, отличающийся тем, что на наружной поверхности зонда, выполненного в виде цилиндрического стержня с заостренным концом, установлена винтовая цилиндрическая пружина, закрепленная по концам в зоне заострения стержня и со стороны поворотного приспособления. 2. Зонд по п.1, отличающийся тем, что в поворотном приспособлении цилиндрический стержень жестко связан с подпружиненным плунжером, выполненным с возможностью осевого перемещения относительно втулки с резьбой, установленной на резьбовой части корпуса центрирующего устройства, фиксирующего положения зонда относительно пробки и состоящего из накидной втулки с внутренним конусом и поворотного лепестка с аналогично выполненной конической поверхностью. 3. Зонд по.1, отличающийся тем, что на проточке плунжера размещена дополнительная втулка и в их сопряжении размещен в пазах цилиндрический штифт, а на наружной ее поверхности равномерно по окружности выполнены поперечные выемки с наклонными поверхностями, в полостях которых размещены подпружиненные тела качения, контактирующие с поверностью резьбовой втулки.