САМОЗАКРЫВАЮЩИЙСЯ КЛАПАН Российский патент 2005 года по МПК B65D47/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к самозакрывающемуся клапану для выпуска текучих сред из контейнера.

Уровень техники

Существует множество жидкостей и подобных жидкости текучих веществ, которые продаются потребителям в соответствующих контейнерах.

К таким жидкостям относятся, например, средства для очистки и ухода за телом человека, такие как жидкое мыло, гели для душа, шампуни, масла для кожи и другие гигиенические средства. К другой группе подобных веществ относятся пищевкусовые продукты, такие как, например, кетчуп, горчица, мед и т.п. Третья группа таких веществ содержит технические жидкости, такие как, например, технические масла.

Общим для указанных веществ является то, что потребители расходуют их из контейнера относительно малыми количествами.

Обычные известные контейнеры снабжаются для этого запорными крышками, которые навинчиваются на горлышко контейнера. Для отбора жидкости контейнер наклоняют, и жидкость вытекает из него. В зависимости от вязкости жидкости и целей использования существует множество различных решений по выполнению контейнеров и запорных крышек. Так например, выпускное отверстие выполняется маленьким, а контейнер - эластичным, и его сжимают для выпуска жидкости.

Из патентной литературы известно множество предложений по оснащению такого запорного устройства или затвора контейнера самозакрывающимся клапаном. Такой клапан имеет преимущество в том, что пользователю не нужно каждый раз снимать запорную крышку для выпуска жидкости.

Однако требования к самозакрывающемуся затвору очень высоки. Затвор должен приводиться в действие простым образом, иначе он не будет иметь преимуществ перед обычными винтовыми крышками, и с другой стороны, он должен обеспечивать достаточную плотность затвора для конкретных условий применения.

В патентном документе ЕР-А-0545678 предложена запорная крышка или затвор с самозакрывающимся клапаном, в котором использована куполообразно изогнутая мембрана, соединенная посредством соединительной стенки с удерживающим ободком. Соединительная стенка расположена между мембраной и удерживающим ободком таким образом, что для открытия мембраны она закручивается и передает на мембрану усилие открытия, которое обеспечивает открытие мембраны.

Сущность изобретения

Исходя из этого известного уровня техники, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании самозакрывающегося клапана, который обладает хорошими характеристиками по открытию и уплотнению, требует небольшого пространства для размещения, прост в изготовлении и может быть установлен в крышке простой конструкции.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания самозакрывающегося клапана, обладающего признаками по пункту 1 формулы изобретения.

Предпочтительные примеры выполнения изобретения защищены в зависимых пунктах формулы изобретения.

За счет технического решения в соответствии с настоящим изобретением создан самозакрывающийся клапан, который, с одной стороны, надежно открывается при сжатии контейнера в положении выпуска, и с другой стороны, надежно и плотно закрывается.

Предложен самозакрывающийся клапан для выпуска текучих сред из контейнера, содержащий криволинейную куполообразную мембрану, снабженную системой прорезей, открывающихся в выпускном положении, причем выпуклость мембраны в закрытом положении обращена к текучей среде и при создании давления в контейнере мембрана выгибается наружу в выпускное положение, удерживающую часть, посредством которой клапан удерживается на указанном контейнере, соединительную стенку, расположенную между указанной мембраной и указанной удерживающей частью. Согласно изобретению соединительная стенка между указанной удерживающей частью и мембраной содержит кольцевой участок, расположенный по существу в одной общей плоскости с удерживающей частью или в параллельной ей плоскости, причем между соединительной стенкой и мембраной имеется переходный участок, выполненный таким образом, что он не передает никаких моментов от соединительной стенки на мембрану. При этом указанные прорези расположены таким образом, что, при деформации мембраны из запорного положения в выпускное положение под действием давления в контейнере, внутри указанной мембраны создаются возвратные усилия, действующие так, что при снятии давления мембрана возвращается из указанного выпускного положения в запорное положение,

Подвижность мембраны в заявляемом клапане достигается за счет подобной шарниру конструкции соединения между промежуточной стенкой и боковой стенкой мембраны, которая по своему действию подобна свободной навеске мембраны со слабым сопротивлением изгибу и за счет этого препятствует передаче моментов между промежуточной стенкой и мембраной.

Мембрана и прорези подобраны таким образом, что при деформации мембраны с выгибом наружу в ней создаются упругие возвратные усилия, которые при снятии давления вызывают закрытие клапана.

Предпочтительно мембрана и соединительная стенка выполнены вращательно-симметричными. В таком примере выполнения удерживающий участок также предпочтительно выполнен вращательно-симметричным.

Мембрана предпочтительно выполнена таким образом, что в положении покоя она имеет конфигурацию сегмента шара. Однако понятие “сегмент шара” здесь употребляется только для определения общей конфигурации и не подразумевает точного геометрического определения формы мембраны.

Для того, чтобы мембрана могла открываться, она снабжена прорезями.

В частности, при выполнении мембраны вращательно-симметричной могут быть предусмотрены четыре или пять прорезей, которые проходят от оси вращательной симметрии наружу, то есть к соединительной стенке.

Согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения предусмотрена одна прорезь, которая в этом случае проходит от оси вращательной симметрии в радиальном направлении.

Однако в особенно предпочтительном примере выполнения мембрана содержит три прорези. При вращательно-симметричной конструкции мембраны эти прорези расположены таким образом, что отходят радиально наружу от оси вращательной симметрии. Угловой шаг прорезей предпочтительно является равномерным и составляет 120°.

Использование трех прорезей имеет особые преимущества.

Система прорезей с тремя, четырьмя или пятью прорезями разделяет мембрану на соответствующее число лепестков, сходящихся своими вершинами. После деформации и открытия эти лепестки должны быть направлены в своем обратном движении таким образом, что чтобы они точно прилегали друг к другу своими кромками. Малейшая дезориентация лепестков приводит к тому, что они накладываются друг на друга внахлестку, особенно в области своих вершин, что нарушает плотный контакт лепестков.

При наличии всего одной средней прорези такой проблемы не возникает, так как здесь не образуются лепестки описанного типа.

Особо предпочтительный пример выполнения с тремя прорезями основывается на том принципе, что лепесток, охватывающий угловой сектор величиной 120°, намного лучше защищен от боковых смещений и дезориентации, чем лепесток с углом сектора всего 90° или меньше.

Согласно следующему особенно предпочтительному примеру осуществления изобретения, который одинаково подходит и при выполнении в мембране одной прорези, однако предпочтителен при наличии трех, четырех, пяти или большего числа прорезей, прорези выполняют таким образом, что в пределах прорези остается по меньшей мере одна перемычка материала.

Эта перемычка или перемычки действуют внутри упругой мембраны как упругие пружины растяжения и закрывают прорези при обратном закрытии.

Как будет пояснено далее, такое решение прорезей позволяет создать затвор, который, несмотря на низкие усилия открытия обладает высокими запорными усилиями и обеспечивает надежное направление запорных лепестков в положение стыка их боковых кромок.

Соединительная стенка может быть выполнена с большей толщиной стенки по сравнению с мембраной, и за счет этого создается очень устойчивая опора мембраны на крышку затвора. Однако возможно также тонкостенное выполнение соединительной стенки.

При выполнении соединительной стенки толстостенной и благодаря этому жесткой создается особое преимущество в том, что мембрана и соединительная стенка разъединены между собой в отношении передачи моментов, то есть движение мембраны подвергается минимальному влиянию сил и в особенности моментов, которые могли бы передаваться на мембрану от соединительной стенки.

Это достигается за счет подобного шарниру соединения между соединительной стенкой и мембраной. Такой шарнир может быть образован различными способами. Особенно предпочтительным является создание в соединительной области между соединительной стенкой и мембраной тонкого места, которое при вращательно-симметричном выполнении мембраны проходит по окружности мембраны. Предпочтительно это тонкое место выполнено S-образным в поперечном сечении для усиления шарнирного действия.

Как описано выше, переходный участок между соединительной стенкой и мембраной выполнен таким образом, что от соединительной стенки на мембрану не передается никаких моментов. Согласно предпочтительному примеру выполнения этот переходный участок может быть образован за счет неоднородности материала в этой переходной области. Так например, в этой области может использоваться другой материал или может быть оказано соответствующее воздействие на свойства материала таким образом, чтобы добиться желаемого снижения способности к передаче моментов.

Клапан по изобретению может изготавливаться из всех материалов, которые обладают подходящими параметрами упругой деформации и упругой возвратной силы.

Особенно предпочтительно изготавливать мембрану и/или соединительную стенку из силиконового материала. Возможно также изготовление мембраны и/или соединительной стенки из термопластичного эластомера. При этом предпочтительно изготовление из одного материала соединительной стенки, удерживающего участка и мембраны, образующих тело клапана.

Особенно предпочтительным является выполнение удерживающего участка самозакрывающегося клапана в виде устройства из синтетического материала, а при вращательно-симметричной конструкции клапана, - в виде синтетического кольца, которое усилено и по сравнению с материалом соединительной стенки и мембраны изготовлено из более жесткого и, при известных условиях, более дешевого синтетического материала.

Согласно предпочтительному примеру выполнения на удерживающем участке сформовано усиливающее кольцо из более твердого синтетического материала. При этом предпочтительно изготавливать кольцо из синтетического материала на предварительном этапе изготовления независимо от самозакрывающегося клапана и в этом кольце предусмотреть множество проемов, в которые материал клапана может проникать в процессе формования, что обеспечивает внутреннее прочное и вместе с тем экономичное соединение между усиливающим кольцом и телом клапана.

Предпочтительно в качестве материала для усиливающего кольца используют полиамид.

Способ формования или литья под давлением может выполняться особенно предпочтительно таким образом, что кольцо из полиамида и силиконовую мембрану формуют непосредственно друг за другом. При этом вначале в пресс-форму подают под давлением полиамид, затем пресс-форму открывают, изменяют в ней расположение полостей и далее в это измененное внутреннее пространство подают под давлением силикон. Одновременно во вторую полость или, если предпочтительным образом изготавливают несколько клапанов, то в несколько вторых полостей вновь подают полиамидный материал для изготовления кольца.

Таким получается первый такт процесса, в ходе которого формуют только полиамидные кольца, а затем следует такт, когда формуют полиамидные кольца и одновременно подают силикон на те полиамидные кольца, которые были изготовлены в ходе предыдущего такта, так что потом получают один или, соответственно, общее число готовых клапанов сформованных в одном такте.

Следует заметить, что данный способ изготовления не ограничен применением таких материалов как полиамид и силикон, а может использоваться также применительно к термопластичным эластомерам и другим материалам.

В данном описании применяются понятия “текучая среда”, “жидкости”, “среда”, а также “жидкотекучая среда”. Под этими понятиями подразумеваются все вещества, вязкость которых (независимо от того, является она динамической или кинематической вязкостью) дает возможность вытекания вещества из контейнера, в необходимых случаях при дополнительном воздействии давления. Эти понятия распространяются не только на те вещества, которые обладают собственной текучестью по типу воды, но также и на вещества, которые текут под действием давления, такие как жирообразные и пастообразные вещества.

Согласно первому предпочтительному примеру использования затвор используется для пищевых продуктов, в частности, пищевых продуктов группы, которая содержит: овощные и фруктовые соки и другие напитки, соусы всех видов, такие как соевый соус и т.п., вязкие приправы, такие как горчица, кетчуп, майонез; вязкие пищевые продукты, такие как мед, желе, мармелады; молочные продукты, такие как молоко, сгущенное молоко, сливки.

Следующим предпочтительным направлением является использование клапана в упаковках средств ухода за телом, таких как жидкое и пастообразное мыло, гели для душа, масла для кожи, солнцезащитные средства, шампуни, средства для окраски волос, кремы, дезодоранты и подобные средства.

Предпочтительно использование клапана также для таких чистящих средств и средств ухода, как моющие средства, универсальные чистящие средства, кремы для обуви, средства для выведения пятен, жидкие стиральные и другие средства.

Следующим предпочтительным направлением является использование затвора для фармацевтических продуктов, и предпочтительно для таких продуктов, которые расходуются в малых количествах, например, глазные капли, капли для носа, дезинфицирующие средства, и для всех форм фармацевтических продуктов независимо от того, являются ли они средствами внутреннего или наружного применения.

Предпочтительно далее использование для технических продуктов, например, для красок, лаков, растворителей, смазочных средств и других химикалий и смесей веществ.

Перечень фигур чертежей

Примеры осуществления настоящего изобретения, его дополнительные особенности и преимущества будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает в разрезе затвор контейнера в перевернутом положении контейнера, при этом в затворе расположен самозакрывающийся клапан в первом примере выполнения согласно известному решению уровня техники,

фиг.2 изображает устройство по фиг.1 на виде снизу,

фиг.3 изображает устройство по фиг.1 в открытом состоянии,

фиг.4 изображает устройство по фиг.3 на виде снизу,

фиг.5 изображает в разрезе самозакрывающийся клапан по изобретению в одном примере выполнения,

фиг.6 изображает клапан в примере выполнения по фиг.5 на виде снизу со стороны удерживающего кольца,

фиг.7 изображает в разрезе часть клапана в примере выполнения по фиг.5,

фиг.8 изображает в разрезе клапан по изобретению в другом примере выполнения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1 показан затвор для контейнера, обозначенный в целом позицией V. Затвор навинчен на горлышко 1 контейнера 2, которое снабжено обычной резьбой. Во внутренней полости 3 контейнера 2 находится жидкость или среда 4, вязкость которой выбрана такой, что среда может вытекать через затвор. Боковая стенка контейнера состоит полностью или частично из гибкого материала, так что пользователь может сжимать контейнер.

Горлышко 1 контейнера 2 выполнено цилиндрическим, а контейнер может иметь любую форму, отличную от цилиндрической. На горлышке 1 навинчена цилиндрическая крышка 31 затвора, которая имеет цилиндрическую часть 32 с внутренней резьбой в соответствии резьбой на горлышке 1.

Следует отметить, что крышка затвора не обязательно должна быть навинчена на горлышко контейнера. Возможны другие конструктивные решения, например, крышка затвора, которая удерживается на горлышке контейнера силой предварительного напряжения и надевается на горлышко или на сам контейнер с плотной посадкой или с защелкиванием, или же укреплена за счет трения или приклеивания.

В этой крышке 31 затвора предусмотрено центральное отверстие 6, через которое может вытекать среда 4. Истечению среды 4 препятствует самозакрывающийся клапан 5.

Клапан 5 содержит мембрану 7, которая имеет форму сферического сегмента, при закрытом положении клапана по фиг.1, обращенного в сторону внутренней полости 3 контейнера и среды 4.

К мембране 7 примыкает выполненная заодно с ней соединительная стенка 8, которая посредством искривленного участка 9 соединена с удерживающей частью 10. В собранном виде эта удерживающая часть 10 удерживается двумя цилиндрическими выступами 11, выполненными на имеющей по существу кольцевую форму головке 12 крышки 31. Головка 12 выполнена таким образом, что контейнер можно хранить в перевернутом виде с опорой на головку, то есть на затвор.

Такой способ хранения и соответствующее техническое выполнение, которое позволяет осуществлять такое хранение, имеет то преимущество, что пространство над мембраной всегда заполнено жидкостью, так что для отбора среды даже высокой вязкости не требуется, чтобы среда вначале поступила к клапану.

Как будет более подробно описано дальше, мембрана 7 выполнена неоднородной по толщине стенки. Толщина стенки уменьшается в направлении к средней области мембраны.

Соединительная стенка 8 в данном примере выполнения имеет существенно меньшую толщину, чем мембрана.

Соединительная стенка 8 состоит из части “а”, которая непосредственно примыкает к мембране, и части “b”, которая соединена с частью “а” через дугообразный участок 9. В закрытом положении по фиг.1 между частями “а” и “b” образован угол α, равный примерно 45°.

В части “b” соединительной стенки образован кольцевой выступ 13, который выполнен заодно со стенкой и выступает от нее радиально наружу.

При открытом положении клапана по фиг.3 кольцевой выступ 13 опирается на поясок 14 внутреннего кольцевого выступа 15, симметрично отходящего по кругу от головки крышки.

Поясок 14 выполнен таким образом, что его наклон или скос соответствует углу установки кольцевого выступа 13 при открытом положении клапана.

Кольцевой выступ 15 расширяется по конусу от внутренней полости 3 контейнера в наружную сторону и за счет этого образует направляющую для части “а” соединительной стенки при открытии клапана.

Дополнительно может быть предусмотрен надевающийся с защелкиванием наружный колпачок, не представленный на фиг.1. Этот наружный колпачок может быть снабжен полукруглым выступом для того, чтобы удерживать мембрану в положении по фиг.1 и обеспечивать надежность при транспортировании контейнера. Мембрана 7 выполнена с прорезями, как будет описано далее со ссылками на фиг.2-4.

Клапан и мембрана выполнены вращательно-симметричными с осью А-А вращательной симметрии.

Как показано на фиг.2, в мембране имеется система прорезей, содержащая в общей сложности три прорези, радиально отходящие от точки 18 пересечения мембраны осью А-А вращательной симметрии.

Три прорези расположены также симметрично под углом 120° друг к другу. Длина прорезей по отношению к мембране в примере выполнения по фиг.1 составляет примерно от 3/5 до 4/5 радиуса мембраны. Прорези прорезаны с помощью ножевого инструмента, при этом их предпочтительно выполняют в положении клапана по фиг.1. В этом случае прорези проходят в плоскости, перпендикулярной головке 12 крышки и проходящей через ось А-А вращательной симметрии.

Каждая сквозная прорезь 16 имеет общую, одинаковую для всех прорезей длину, которая образована суммой участков х+y+z, как представлено на фиг.2.

В данном примере выполнения каждая прорезь состоит из внутреннего участка II, который предпочтительно превышает половину общей длины и к которому примыкает не прорезанная перемычка 19. Затем прорезь продолжена участком I. Первый участок II имеет длину х, перемычка имеет длину y, а примыкающая к ней дополнительная прорезь имеет длину z. Перемычка 19 и ее длина у несколько меньше длины участка I.

Такая система прорезей имеет значительные преимущества для открытия и закрытия прорезей.

Как известно из теории мембран, внутри напряженной упругой мембраны создается сложное многоосевое напряженное состояние. Распределение напряжения в мембране создает трудности в особенности в отношении закрытия мембраны, так как при наличии составляющей напряжения, которая создает силу в направлении, не параллельном прорези, отдельные образованные прорезями лепестки 20 имеют тенденцию перекрывать друг друга внахлестку.

За счет создания перемычек 19 и имеющихся за ними участков I прорезей создается определенное напряженное состояние, которое в значительной мере способствует закрытию лепестков.

Это происходит вследствие того, что перемычки 19 подвергаются по существу только напряжению по одной оси, ориентированной перпендикулярно данной прорези. Поэтому при открытии отдельного лепестка перемычка 19 действует как простая пружина растяжения, которая не может создавать сил смещения прорезей относительно друг друга, а действует как резиновая лента, которая при открытии лепестка растягивается и за счет возвратной силы стремится притянуть лепесток обратно.

Лежащий за перемычкой 19 участок I прорези усиливает эту тенденцию, так как он снимает с перемычки 19 напряжения в тех направлениях, которые не перпендикулярны плоскости прорези. За счет этого внутри перемычки 19 действуют по существу только силы, перпендикулярные плоскости прорези.

Функционирование данного затвора будет описано далее со ссылками на фиг.3 и 4.

Когда пользователь хочет получить жидкость из контейнера 2, он открывает предусмотренный на контейнере наружный защитный колпачок (на чертежах не показан), освобождая проходное отверстие 6 в крышке затвора.

Затем пользователь сжимает рукой гибкую боковую стенку контейнера 2, в результате чего в контейнере создается избыточное давление. Под действием этого избыточного давления участок “b” соединительной стенки опрокидывается вниз, и кольцевой выступ 13 прижимается к пояску 14. Поскольку этот процесс является движением опрокидывания и не требует скручивания мембраны, он осуществляется простым и надежным образом.

Далее давление становится так велико, что преодолевает силы противодействия мембраны, и лепестки раскрываются наружу, образуя отверстие О, как показано на фиг.4.

Материал начинает вытекать из отверстия О, при этом поток продолжается до тех пор, пока пользователь создает в контейнере избыточное давление.

Когда пользователь отпускает боковую стенку контейнера, давление падает, и лепестки закрываются. При этом закрытие лепестков значительно облегчается благодаря наличию перемычек 19. При отклонении лепестков от плоскости, перпендикулярной оси А-А вращательной симметрии, в этих перемычках создаются высокие упругие возвратные усилия, которые обеспечивают силовое закрытие лепестков с прижимом кромок лепестков друг к другу в закрытом положении и образованием надежного запора. На этапе запирания под действием пониженного давления в контейнере 2 даже тот материал, который находится в области отверстия, всасывается обратно в контейнер, так что на наружной стороне лепестков 20 не остается никаких остатков среды, которые могли бы к ним пристать и затем отпадать вниз. В особенности за счет образующей треугольники схемы расположения трех прорезей кромки лепестков 20 смыкаются друг с другом с автоматическим центрированием и не допускают создания остаточного отверстия в области центра 18 на оси вращательной симметрии (фиг.2).

Воздействие данной системы прорезей обеспечивает повышение возвратной силы клапана независимо от степени присутствия воздуха за счет того, что перемычки или мостики 19, как это было описано выше, действуют подобно резиновым лентам, с большой силой стягивающим клапан в исходное положение. В результате, по окончании отбора среды клапан вновь закрывается полностью в любом случае. Для целей использования клапана для различных сред целесообразно использование различных параметров по длине участков I, II и длине перемычек 19, измеренной в этом направлении. Так например, усилия открытия можно снизить путем образования разрыва в перемычках. Практически достаточны очень небольшие перемычки или мостики. Согласно другому варианту выполнения нет необходимости прерывать выпускные прорези, когда можно обеспечить возвратную силу только за счет уменьшения параметров х+y+z без ущерба для усилия открытия. В одном случае вариант выполнения выглядит таким образом, что прорези прерваны и имеют величины х, y, z. Эти величины могут быть различными относительно всего диаметра покрытия затвора, то есть мембраны 7. Согласно другому варианту выпускные прорези 16 не прерываются, а отличаются по длине, т.е. величина х+y+z может варьироваться по всему диаметру мембраны 7.

Как следует из вышеописанного, выполнение прорезей оказывает существенное влияние на способность мембраны к открытию и закрытию.

Применение трех прорезей дает особенное преимущество в том, что кромки прорезей упираются друг в друга с автоматическим центрированием. Применение перемычек материала дает то преимущество, что за счет напряженного состояния с одной осью напряжения могут создаваться упругие возвратные усилия.

Длины прорезей и ширина перемычек материала, а также число перемычек (в каждой прорези могут быть предусмотрены также две или большее число перемычек) могут выбираться различными для подбора отношения усилий открытия и закрытия для различных сред.

В исполнении с тремя, четырьмя, пятью или большим числом прорезей все прорези могут быть выполнены одинаковыми по длине. Это является предпочтительным при выполнении мембраны клапана с соблюдением вращательной симметрии вокруг центральной оси и центральном расположением точки звезды, образованной тремя, четырьмя, пятью или большим числом прорезей.

Однако и при звездообразной схеме из трех, четырех, пяти или большего числа прорезей длина отдельных прорезей может быть различной, так что сама система прорезей не будет обладать вращательной симметрией. Возможно также при вращательно-симметричной мембране расположить прорези таким образом, что общая точка пересечения всех прорезей в мембране не совпадает с осью вращательной симметрии. Далее, при звездообразной схеме из трех, четырех, пяти или большего числа прорезей одинаковой или различной длины можно предусмотреть различные углы между отдельными прорезями. Так например, при выполнении четырех прорезей они могут быть расположены так, что угол между соседними прорезями с одной стороны от прорези составляет >90°, а с другой стороны от этой прорези этот угол составляет <90°.

И наконец, можно также предусмотреть в мембране несколько прорезей, не связанных между собой, так что при воздействии давления на мембрану образуется не одно отверстие О.

За счет того, что мембрана в закрытом положении куполообразно изогнута внутрь, кромки образованных прорезями лепестков 20 примыкают друг к другу с упором по образующим купола, за счет чего создаются высокие удерживающие усилия. Однако одновременно при этом требуются невысокие усилия для открытия лепестков внутрь под действием пониженного давления, что способствует всасыванию среды обратно в контейнер.

Выполнение прорезей с перемычками материала описано выше применительно к мембране с тремя прорезями. Однако необходимо заметить, что соответствующее выполнение прорези с перемычкой может быть осуществлено и в том случае, когда имеется всего одна прорезь, которая в данном случае радиально отходит от оси вращательной симметрии, а также для примеров выполнения с четырьмя или пятью прорезями. В этих случаях длины прорезей и перемычек материала также подбирают соответствующим образом.

На фиг.5, 6 и 7 показан запорный клапан по изобретению в первом примере выполнения. Этот запорный клапан может быть встроен в затвор таким же образом, как и в примере выполнения по фиг.1-4. Однако запорный клапан имеет некоторые отличия от запорного клапана по фиг.1-4, как будет подробно описано ниже.

Далее следует отметить, что в приведенных ниже примерах выполнения используется мембрана с системой прорезей в различных видах, описанная для примера выполнения по фиг.1-4, поэтому ее описание далее не повторяется.

Запорный клапан, обозначенный в целом позицией 50, содержит удерживающую часть 51, соединительную стенку 52 и мембрану, обозначенную в целом позицией 53.

Удерживающая часть 51 выполнена кольцевой и снабжена на своей боковой периферии скосом 51 а.

Удерживающая часть 51 переходит в соединительную стенку 52, которая выполнена заодно с ней.

Удерживающая часть, соединительная стенка и мембрана выполнены вращательно-симметричными относительно оси 55 вращательной симметрии.

Соединительная стенка 52 содержит кольцевую переднюю часть 52а, которая проходит по существу в той же плоскости, что и удерживающая часть 51, то есть перпендикулярно оси 55 вращательной симметрии. На передней части соединительной стенки 52 предусмотрен участок 52b, который проходит криволинейно под тупым углом вверх, то есть в сторону от внутренней полости контейнера при установке клапана на контейнере.

Этот изгибающийся вверх участок 52b соединительной стенки 52 переходит в шарнирную часть 56, которая, в свою очередь, посредством соединительного участка 57 переходит в мембрану 53.

В шарнирной части 56 со стороны контейнера выполнена острая выемка 58 трапецеидальной формы в поперечном сечении.

Нижняя стенка 58а этой выемки (на фиг.5 она показана как расположенная сверху) имеет небольшую толщину относительно глубины выемки. В оптимальном примере выполнения это отношение толщины стенки 58а к глубине выемки составляет половину, в особенно предпочтительном случае - от одной трети до одной пятой глубины выемки.

В примере выполнения по фиг.5 представлена форма мембраны, обладающая особыми преимуществами для функционирования затвора. Соединительный участок 57 вблизи выемки 58 имеет боковую стенку, которая проходит по существу прямолинейно, причем воображаемое продолжение этой линии образует с осью 55 острый угол величиной предпочтительно от 60 до 85°. К этой стенке примыкает короткий криволинейный участок, образующий с осью 55 в своем основном направлении тупой угол величиной от 140 до 170°. Верхний, отвернутый от выемки 58 участок соединительного участка 57 выполнен по существу S-образным по форме.

Как хорошо видно на фиг.5, соединительной участок 57 расположен несимметрично на боковой стенке 60 мембраны, а смещен от нее вверх в изображении по фиг.5, то есть в сторону от внутренней полости контейнера.

Далее, обращенная наружу поверхность 61 мембраны выполнена по существу полностью криволинейной, при этом кривая поверхности предпочтительно приближается к функции второй степени.

Противоположная поверхность 62, обращенная к внутренней полости контейнера, образована круглой плоской площадкой 62а, переходным участком 62b и примыкающей к ней уже упомянутой боковой стенкой 60. Переходный участок 62b прямолинеен в поперечном сечении и проходит под острым углом к оси 55. Острый угол предпочтительно лежит в пределах от 40 до 80°, в особенно предпочтительном выполнении - в пределах от 50 до 60°.

Благодаря такому выполнению стенок мембраны толщина мембраны непрерывно увеличивается от ее центральной точки пересечения с осью 55 до боковой стенки.

При этом толщина мембраны в области перехода от образующей круглую площадку стенки 62а к конусному переходному участку 62b, который в поперечном сечении образует острый угол с осью 55 вращательной симметрии, примерно вдвое превышает толщину в области оси вращательной симметрии. Наружная боковая стенка 60 мембраны имеет толщину в измерении параллельно оси 55 вращательной симметрии, величина которой превышает примерно от 3-х до 4-х раз толщину мембраны в центральной части.

Мембрана изготовлена предпочтительно из силиконового материала, однако могут применяться также другие синтетические материалы, такие как термопластичные эластомеры.

Опытным путем было установлено, что особенно хорошими свойствами в отношении открытия и закрытия обладает мембрана, изготовленная из силиконового материала в соответствии с приведенным выше описанием с системой прорезей в примере выполнения по фиг.2 и 4. Мембрана такой конструкции легко открывается с образованием отверстия относительно большого диаметра, причем она удерживается в открытом состоянии при небольшом избыточном давлении. С другой стороны, как только избыточное давление снимается, мембрана закрывается надежно и плотно, и при этом остатки среды, которые находятся в области отверстия при закрытии, всасываются обратно в контейнер.

Еще одной особенностью примера выполнения по фиг.6 является дополнительное удерживающее кольцо 70. Как видно на фиг.6, в этом удерживающем кольце выполнено множество сквозных проемов 71, которые в поперечном сечении расширяются вниз от области контакта с удерживающей частью 51а запорного клапана, - см. фиг.5.

Удерживающее кольцо 70 выполнено из более жесткого, менее эластичного синтетического материала по сравнению с мембраной.

Запорный клапан по фиг.5 и 6 изготавливают следующим образом.

Вначале в ходе отдельной операции изготавливают литьем под давлением удерживающее кольцо 70 из соответствующего синтетического материала.

Затем удерживающее кольцо закладывают в пресс-форму для тела запорного клапана, в которую далее в соответствии с примером выполнения подают под давлением силиконовый материал. При этом силиконовый материал проникает в проемы 71.

Далее силиконовый материал выдерживают при определенной температуре в течение продолжительного промежутка времени.

После изготовления тела запорного клапана в нем прорезают прорези в соответствии с примером выполнения по фиг.2.

В заключение запорный клапан вставляют в крышку затвора, подобную той, что показана на фиг.1, и выполненную с возможностью соответственного размещения удерживающего кольца 70.

Фиг.8 изображает следующий пример выполнения запорного клапана, который может устанавливаться в крышке затвора таким же образом, как запорный клапан по фиг.1-4. Принцип действия и конструкция мембраны, а также специальная система прорезей в мембране аналогичны примеру выполнения по фиг.1-4.

Однако запорный клапан по фиг.8 имеет ряд описанных далее особенностей.

Клапан, обладающий вращательной симметрией относительно оси 80, содержит мембрану 82. Мембрана выполнена заодно с соединительной стенкой 84, которая по существу расположена радиально внутри первого удерживающего кольца 86, выполненного заодно с соединительной стенкой 84 и мембраной 82. Первое удерживающее кольцо 86 находится в контакте с вторым удерживающим кольцом 88, которое после установки запорного клапана находится со стороны первого удерживающего кольца 86, обращенной к контейнеру.

Мембрана выполнена по форме сегмента полого шара или примерно такой формы. Сектор этой шаровой поверхности, который определяется линиями, проведенными от внешних радиальных точек мембраны 82 к центру кривизны, имеет угол раскрытия в пределах от 45 до 135° и в особенно предпочтительном примере выполнения составляет около 90°. Мембрана 82 имеет постоянную толщину стенки по меньшей мере на большей части своей протяженности. В переходном участке 90 между мембраной 82 и соединительной стенкой выполнены возвышения 92, выступающие на наружной от контейнера стороне и образующие острую кромку.

В дальнейшем, в целях упрощения, наружной от контейнера стороной или направлением будет называться сторона или направление, обращенные к оси 80 снаружи контейнера в положении установки на нем запорного клапана. Соответствующим образом в положении установки запорного клапана сторона или направление, обращенные к оси 80 на ее участке внутри контейнера, будут называться внутренними.

Кольцевое возвышение 92 со стороны оси 80 ограничено участком, который является составной частью шаровой поверхности и/или примыкает к шаровой поверхности таким образом, что этот участок имеет некоторый наклон наружу от обращенного к нему края шаровой области и образует с осью 80 более тупой угол по сравнению с углом между этой осью и касательной к краю шаровой поверхности. С наружной стороны относительно оси 80 возвышение 92 ограничено по существу круто падающей поверхностью, образующей с осью 80 острый угол величиной меньше 45°, а в особенно предпочтительном варианте меньше 10°. Обращенная наружу верхняя поверхность запорного клапана проходит в радиальном направлении наружу от указанного возвышения криволинейно, - более конкретно, по волнистой образующей или по S-образной линии. При этом к возвышению 92 примыкает канавка 94 с обращенным к контейнеру закругленным дном, а к выемке радиально снаружи примыкает кольцевой закругленный обращенный наружу выступ 96. К этому выступу 96 радиально снаружи примыкает выполненная в виде диска область 98, причем переход от выступа 96 к области 98 в форме диска выполнен по существу криволинейным. Область 98 в форме диска проходит по существу перпендикулярно оси 80. К этой области 98 в форме диска радиально снаружи примыкает вторая область в форме диска, образующая первое удерживающее кольцо 86. При этом обращенные к контейнеру ограничивающие поверхности этих областей в форме диска лежат по существу в одной плоскости, а обращенные наружу от контейнера ограничивающие поверхности этих областей в форме диска лежат по существу в разных плоскостях, так что первое удерживающее кольцо 86 имеет толщину больше толщины области 98 в форме диска на соединительной стенке 84.

Обращенная к контейнеру ограничивающая поверхность первого удерживающего кольца 86, так же, как и обращенная к контейнеру ограничивающая поверхность области в форме диска соединительной стенки 84 проходят по существу перпендикулярно оси 80. Радиально внутрь со стороны контейнера к нижней ограничивающей поверхности кольцевой области 98 соединительной стенки 84 примыкает кольцевая выемка 100 с закругленной донной областью 102. Участок ограничивающей поверхности 104, проходящий от донной области 102 выемки в направлении оси 80, выполнен криволинейным и образует часть обращенной к контейнеру поверхности мембраны 80.

С другой стороны от донной области 102 выемки 100 (относительно оси 80) расположена ограничивающая поверхность 106, которая проходит от области 98 в форме диска к донной области 102 участка и выполнена также криволинейной. В частности, эта поверхность 106 выполнена примерно по форме сегмента шара с центром кривизны снаружи контейнера.

Соединительная стенка 84 выполнена по толщине тоньше мембраны 82.

Второе удерживающее кольцо 88 в форме кольцевого диска примыкает с внутренней стороны к первому удерживающему кольцу 86 и предпочтительно имеет наружный диаметр больше, чем первое удерживающее кольцо 86.

Предпочтительно, запорный клапан выполнен плоским, так что его наружный диаметр по меньшей мере вдвое превышает максимальную толщину 108 в направлении оси 80. Предпочтительное отношение наружного диаметра запорного клапана к толщине составляет по меньшей мере 3, еще более предпочтительное отношение составляет по меньшей мере 5 и особенно предпочтительное отношение составляет по меньшей мере 7.

Утолщение 96 предпочтительно смещено в радиальном направлении относительно донной области 102 выемки 100.

В особенно предпочтительном примере выполнения донная область 102 выемки 100 расположена в радиальном направлении между утолщением 96 и канавкой 94.

Второе удерживающее кольцо предпочтительно изготовлено из полипропилена или из полиамида. Остальная часть запорного клапана, то есть мембрана 80, соединительная стенка 82, а также первое удерживающее кольцо 86 и его переходные участки предпочтительно изготовлены из силикона или термопластичного эластомера.

При этом особенно предпочтительными являются комбинация материалов из силикона и полиамида или комбинация материалов из термопластичного эластомера и полипропилена.

Эти материалы или комбинации материалов являются предпочтительными также для других примеров выполнения изобретения.

Изобретение относится к самозакрывающемуся клапану и может быть использовано в разных отраслях для выпуска текучих сред из контейнера. Клапан содержит куполообразную криволинейную мембрану, удерживающую часть, соединительную стенку и систему прорезей в мембране. Между стенкой и мембраной имеется переходный участок, выполненный таким образом, что он не передает изгибающих моментов от стенки на мембрану. Указанное выполнение обеспечивает надежное открывание и уплотнение клапана, который прост в изготовлении и может быть использован с крышками простой конструкции. 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Самозакрывающийся клапан для выпуска текучих сред из контейнера, содержащий криволинейную куполообразную мембрану, выпуклость которой в закрытом положении обращена к текучей среде и которая при создании давления в контейнере выгибается наружу в выпускное положение, удерживающую часть, посредством которой клапан удерживается на указанном контейнере, соединительную стенку, расположенную между указанной мембраной и указанной удерживающей частью, предусмотренную в мембране систему прорезей, открывающихся в выпускном положении, отличающийся тем, что указанные прорези расположены таким образом, что при деформации мембраны из запорного положения в выпускное положение под действием давления в контейнере внутри указанной мембраны создаются возвратные усилия, действующие так, что при снятии давления мембрана возвращается из указанного выпускного положения в запорное положение, соединительная стенка между указанной удерживающей частью и мембраной содержит кольцевой участок, расположенный, по существу, в одной общей плоскости с удерживающей частью или в параллельной ей плоскости, причем между соединительной стенкой и мембраной имеется переходный участок, выполненный таким образом, что он не передает никаких моментов от соединительной стенки на мембрану.2. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что переходный участок между указанной соединительной стенкой и мембраной выполнен по типу шарнира.3. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что мембрана и соединительная стенка выполнены, по существу, вращательно-симметричными.4. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что к указанному кольцевому участку соединительной стенки (52) примыкает участок (52b), который проходит под тупым углом от плоскости удерживающей части и кольцевого участка.5. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что мембрана содержит окружную стенку, проходящую, по существу, в направлении к соединительной стенке, причем на этой стенке сформована соединительная область для соединения мембраны с промежуточной стенкой.6. Самозакрывающийся клапан по п.5, отличающийся тем, что указанная соединительная область сформована на указанной окружной стенке таким образом, что эта соединительная область проходит из средней области этой окружной стенки в направлении внутрь купола и в положении установки на контейнере смещена от его внутренней полости.7. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что толщина стенки мембраны увеличивается от средней области наружу, при этом толщина стенки в наружной области, измеренная параллельно оси вращательной симметрии, предпочтительно составляет величину, равную от двух до трех величин толщины стенки в средней области.8. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что система прорезей выполнена таким образом, что она содержит одну прорезь.9. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что указанная система прорезей содержит три прорези, предпочтительно расположенные в форме звезды и предпочтительно расположенные с одинаковым угловым шагом относительно друг друга.10. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что указанная система прорезей содержит четыре, пять или большее число прорезей, предпочтительно расположенных в форме звезды и предпочтительно расположенных с одинаковым угловым шагом относительно друг друга.11. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что указанная система прорезей выполнена вращательно-симметричной относительно указанной оси вращательной симметрии.12. Самозакрывающийся клапан по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из указанных прорезей прервана таким образом, что образована перемычка материала, причем длина этой перемычки меньше, предпочтительно существенно меньше, чем общая длина данной прорези.13. Самозакрывающийся клапан по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что по меньшей мере одна прорезь содержит по меньшей мере две или большее число перемычек.14. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что в нем предусмотрено усиливающее кольцо, изготовленное из более твердого материала, чем материал мембраны.15. Самозакрывающийся клапан по п.14, отличающийся тем, что при вращательно-симметричном выполнении тела клапана указанное усиливающее кольцо выполнено вращательно-симметричным и снабжено несколькими сквозными проемами, в которых в конечном состоянии после изготовления находится материал удерживающей части клапана.16. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что тело клапана состоит из силиконового материала.17. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что тело клапана состоит из термопластичного эластомера.18. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что клапан изготовлен из термопластичного эластомера и из полипропилена или из силикона и из полиамида.19. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что мембрана сформована в форме сегмента полого шара и имеет, по существу, постоянную толщину.20. Самозакрывающийся клапан по п.1, отличающийся тем, что диаметр клапана, по существу, по меньшей мере вдвое больше толщины клапана.