КЛАПАН Российский патент 2012 года по МПК B67D1/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к диафрагме, используемой в конструкции клапана, в частности в конструкции клапана, предназначенного для параллельного прохождения разделенных клапаном потоков (т.е. в процессе дозирования).

Уровень техники

В настоящее время клапаны, используемые в бочках для пива, могут быть разделены на два основных типа.

Первый тип клапанов, так называемый A-(lumasc) тип, описан, например, в патентном документе WO 0020326. Клапан указанного типа содержит цилиндрический корпус и цилиндрическое чашеобразное основание, закрепленное в открытой нижней части корпуса.

Верхний конец корпуса имеет направленную внутрь кольцевую кромку, образующую внешнее круговое седло клапана, при этом в цилиндрической боковой стенке корпуса имеется ряд проходных отверстий.

Чашеобразное основание выполнено с центральным цилиндрическим выступом, проходящим относительно основания как вверх, так и вниз. Верхняя часть упомянутого центрального цилиндрического выступа снабжена штоком клапана. Указанный шток клапана представляет собой трубчатый элемент, имеющий на одном конце колпачок и ряд отверстий в цилиндрической боковой стенке вблизи указанного колпачка. Шток клапана частично выступает из цилиндрического выступа вверх так, что отверстия указанного ряда отверстий оказываются открытыми с обеих сторон.

Колпачок штока клапана имеет выступающую наружу кольцевую кромку, образующую внутреннее круговое седло клапана, находящееся в одной плоскости с внешним круговым седлом клапана.

Вокруг штока клапана коаксиально установлен тарельчатый элемент клапана, изготовленный из эластичного материала, который приводится в контактное сцепление с седлами клапана с помощью пружины, размещенной внутри корпуса клапана.

Тем самым указанный тарельчатый элемент обеспечивает уплотнение проходного отверстия клапана, находящегося в закрытом положении. Для того чтобы открыть проходное отверстие клапана, используют дозирующую трубку, служащую для нажатия на тарельчатый элемент против действия пружины с прохождением тарельчатым элементом указанного ряда отверстий, выполненного в штоке клапана. В таком открытом положении клапана дозирующая трубка, тарельчатый элемент клапана и внутренний цилиндрический выступ разделяют внутренний и внешний проходные каналы.

Второй тип клапанов обычно называют клапанами S-(ankey) типа, и такой клапан описан, например, в патентном документе GB 1549733. Клапаны S типа содержат цилиндрический корпус и чашеобразное основание, установленное внутри корпуса с возможностью перемещения.

Верхняя часть корпуса имеет выступающую внутрь кромку, образующую в проходном отверстии клапана внешнее круговое седло, в то же время основание корпуса имеет направленный внутрь фланец, образующий отверстие, в котором с возможностью продольного скольжения и с образованием уплотнения размещено чашеобразное основание.

Чашеобразное основание включает трубчатый элемент, выполненный, по меньшей мере, с одним изменением диаметра, которое обеспечивается с помощью заплечика, образованного в боковой стенке трубчатого элемента. На верхнем конце чашеобразное основание имеет выступающий наружу фланец, снабженный уплотнением. Чашеобразное основание приводится в движение с помощью пружины, установленной в промежутке между нижней частью корпуса и упомянутым фланцем, имеющимся на верхнем конце чашеобразного основания, и при таком размещении пружины уплотнение прижато к внешнему круговому седлу, закрывая тем самым внешний проходной канал.

В чашеобразном основании установлен плунжер клапана, обычно включающий выполненное как одно целое дискообразное тело с круговым поперечным внешним ободком. Внешняя периферийная наклонная кромка плунжера клапана прилегает к внутреннему круговому седлу клапана.

Между плунжером клапана и заплечиком, образованным в чашеобразном основании, размещена вторая пружина, при этом плунжер клапана оказывается прижатым к внутреннему седлу клапана и закрывает внутренний проходной канал клапана.

Недостаток клапанов А-типа заключается в том, что вся конструкция такого клапана с внутренним цилиндрическим выступом и чашеобразным основанием требует расхода значительной массы материала, в результате чего клапаны указанного типа получаются тяжелыми и дорогостоящими.

Другой недостаток клапанов А-типа заключается в том, что уплотнение является скользящим относительно внутреннего цилиндрического выступа, в то же время наличие контакта между обоими элементами является существенным для разделения двух проходных каналов.

Недостаток известных клапанов S-типа заключается в использовании двух пружин, что делает клапаны этого типа достаточно дорогостоящими, требующими как затрат материала, так и затрат на сборку. Кроме того, тот факт, что чашеобразное основание подвижно относительно корпуса клапана, обуславливает достаточную сложность сборки клапана.

В патентном документе ЕР 0225035 описана альтернативная конструкция, допускающая возможность замены пружин эластомерными материалами. Однако предложенная конструкция является очень сложной, и чашеобразное основание опять же со скольжением установлено в корпусе клапана так, что сборка клапана остается сложной и дорогостоящей.

Задача, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в устранении вышеуказанных недостатков и обеспечении клапана, который легче в изготовлении и надежнее в использовании.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение решает вышеуказанные задачи за счет использования в конструкции клапана диафрагмы, содержащей, по меньшей мере, один участок уплотнения и участок фиксации, отличающейся тем, что участок фиксации и, по меньшей мере, один участок уплотнения, соединены посредством гибкого участка.

Как будет описано более подробно ниже, использование клапана с такой диафрагмой позволяет достигнуть надежное разделение проходных каналов в клапанах как А-типа, так и S-типа, при этом указанная диафрагма действует как уплотнение и неподвижно соединена с внутренним цилиндрическим выступом или чашеобразным основанием.

Другое преимущество диафрагмы заключается в том, что ее конструкция обеспечивает снижение массы материала, необходимой для изготовления клапана, и тем самым позволяет уменьшить его стоимость.

Еще одно преимущество состоит в том, что для клапанов S-типа чашеобразное основание может быть жестко присоединено к корпусу и необходима только единственная пружина. Тем самым уменьшаются стоимость изготовления и сборки клапана при одновременном повышении его надежности.

Настоящее изобретение относится также к клапану, содержащему диафрагму, такую как описана выше, и, кроме того, к бочкам, в частности к бочкам для пива, снабженным клапаном, в конструкцию которого включена указанная диафрагма.

В целях лучшего объяснения характеристик настоящего изобретения ниже будет приведено подробное описание предпочтительного воплощения, причем лишь в качестве примера, не ограничивающего объем настоящего изобретения, со ссылками на приложенные чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - частичный вид бочки, имеющей горловину с установленным в ней клапаном S-типа.

Фиг.2 - изображение тех же элементов, что и на фиг.1, с их пространственным разделением.

Фиг.3 - более детальное пространственное разделение элементов, показанное на фиг.2, в меньшем масштабе.

Фиг.4 - сечение по линии IV-IV на фиг.1.

Фиг.5 и 6 - альтернативные воплощения клапанов в соответствии с настоящим изобретением, вид в разрезе.

Подробное описание настоящего изобретения

На фиг.1 показана бочка 1, например, бочка для пива, имеющая горловину 2, в которой установлен клапан 3, соответствующий изобретению.

В воплощениях, представленных на фиг.1-4, клапан 3, соответствующий изобретению, имеет конструкцию клапана S-типа и содержит соединительный элемент 4, корпус 5 и чашеобразное основание 6.

В настоящем изобретении соединительный элемент 4, который в данном случае выполнен кольцеобразным, состоит из двух полукольцевых профилей 4а и 4b, каждый из которых имеет полуцилиндрическую боковую стенку 7, снабженную на ее верхнем конце фланцем 8, проходящим относительно стенки в направлении внутрь и выступающим наружу, и на нижнем конце - выступающим наружу фланцем 10.

Корпус 5, который в данном случае выполнен цилиндрическим, включает цилиндрическую стенку 11, в которой имеется ряд проходных отверстий 12 и фиксирующие отверстия 13. На верхнем конце цилиндрическая стенка 11 снабжена выступающим наружу фланцем 14 и проходящей внутрь кромкой 15, образующей проходное отверстие 16 клапана и внешнее круговое седло 17 клапана.

Чашеобразное основание 6, которое в иллюстрируемом воплощении имеет цилиндрическую форму, содержит кольцеобразную нижнюю часть 18 и цилиндрическую стенку 19. В основании образовано центральное проходное отверстие 20.

Предпочтительно к краям указанного отверстия присоединена трубка 21. Указанная трубка проходит вниз от цилиндрической стенки 19 чашеобразного основания 6. В рассматриваемом воплощении в цилиндрической стенке 19 имеется ряд выступов 22 и канавка 23, в данном случае кольцевая канавка 23, выполненная вблизи свободного конца внешней поверхности стенки 19.

Следует отметить, что соединительный элемент 4, корпус 5 и чашеобразное основание 6 могут быть изготовлены из термопластичного материала такого, как полиэтилентерафталат (ПТЭФ) или полиэтиленнафталат (ПЭН). Изготовление всех этих элементов из одного и того же или подобного материала облегчает повторное использование клапана.

В соответствии с настоящим изобретением к чашеобразному основанию 6 закреплена диафрагма 24, при этом упомянутая диафрагма 24, по меньшей мере, включает участок 24a уплотнения, участок 24b фиксации и гибкий участок 24c, соединяющий участок 24a уплотнения с участком 24b фиксации.

Диафрагма 24 предпочтительно изготовлена из эластомерного материала такого, например, как Hytrel™ (Дюпон) или Dryflex® (из группы термопластичных эластомеров).

В диафрагме имеется участок цилиндрической формы, образующий центральное проходное отверстие 25. Участок 24a уплотнения предпочтительно включает жесткий кольцеобразный конструктивный элемент 26 с внутренним окружным диаметром, величина которого меньше внутреннего окружного диаметра проходного отверстия 16 клапана, и с внешним окружным диаметром, превышающим диаметр проходного отверстия 16 клапана.

Жесткий элемент 26, по меньшей мере, частично спрессован снаружи эластомерным материалом диафрагмы 24. В данном случае спрессованные элементы жесткого элемента 26 расположены как на верхней стороне 26a, так и на нижней стороне 26b жесткого элемента.

От внешнего периметра участка уплотнения диафрагма расширяется наружу, где имеется гибкий участок 26c, который в этом случае образован сплошной поверхностью наподобие кольца из эластомерного материала.

Для изобретения существенно, что этот участок диафрагмы является гибким. При этом менее важно, каким образом достигается гибкость указанного участка, и следует отметить, что гибкость достигается за счет использования гофрированного или какого-нибудь иным образом выполненного материала. В случае клапана с двумя проходными каналами необходимо, чтобы гибкий участок диафрагмы был сплошным, поскольку он является элементом, служащим для разделения обоих каналов клапана. Фактически диафрагму можно рассматривать как часть чашеобразного основания 6, при этом первый внутренний проходной канал образован внутри основания 6, а второй - внешний проходной канал образован в корпусе 5, но снаружи основания 6.

Участок 24b фиксации образован на внешнем периметре гибкого участка 24с и предпочтительно включает средство фиксации, которое в данном случае образовано заплечиком 27 там, где диафрагма проходит приблизительно в продольном направлении относительно ее кольцевой конструкции.

На свободном конце диафрагмы имеется направленная внутрь кромка 28, которая может находиться в контактном сцеплении в вышеупомянутой канавке 23, выполненной в чашеобразном основании 6, для неподвижной фиксации диафрагмы.

Как можно видеть из фиг.4, диафрагма 24 и чашеобразное основание 6 образуют внутренний объем 29, в котором размещены плунжер 30 клапана и пружина 31. Плунжер клапана предпочтительно включает тело 30a в целом дискообразной формы с периферийным окружным поперечным бортом 30b. При этом тело 30a дискообразной формы образует внутреннее круговое седло клапана и имеет диаметр, который предпочтительно превышает внутренний диаметр жесткого кольцеобразного элемента 26 диафрагмы 24.

Пружина 31, которая предпочтительно изготовлена из нержавеющей стали, находится в сжатом состоянии между нижней частью 18 и плунжером 30 клапана и тем самым прижимает плунжер клапана 30 или внутреннее седло клапана к участку 24a уплотнения диафрагмы 24.

Когда клапан находится в собранном виде, чашеобразное основание 6 размещено в корпусе 5 и сцеплено с ним с помощью выступов 22 чашеобразного основания 6, зафиксированных в отверстиях 13, имеющихся в корпусе 5, в результате чего основание 6 жестко присоединено к корпусу 5.

Следует отметить, что размеры чашеобразного основания 6 и корпуса 5 выбраны такими, что стенка 11 корпуса и стенка 19 чашеобразного основания плотно прилегают друг к другу, и в результате участок 24b фиксации диафрагмы 24 зажат между указанными стенками 11 и 19.

Сам корпус 5 зафиксирован между направленными внутрь фланцами 8 и 9 кольцеобразного соединительного элемента 4, который, в свою очередь, может быть присоединен к горловине 2 бочки 1.

В этом случае кольцеобразный соединительный элемент 4 и, в частности, его фланец 10 приваривают, с помощью лазерной сварки, к горловине бочки, хотя указанное соединение может быть достигнуто также посредством зажимного приспособления или резьбы. Такие способы соединения известны в области техники, к которой относится изобретение, и далее не будут описаны более подробно.

Привод клапана 24 в действие осуществляется просто и следующим образом.

В состоянии бездействия клапан находится в закрытом положении. При этом в указанном состоянии бездействия плунжер 30 клапана, конечно же, прижат к участку 24а уплотнения диафрагмы 24, который, в свою очередь, давит на внешнее круговое седло 17 клапана, герметично закрывая тем самым проходное отверстие клапана.

Для открытия проходного отверстия клапана к горловине бочки 1 присоединяют с обеспечением уплотнения дозирующее устройство, при этом трубка дозирующего устройства, установленная в дозирующем устройстве с возможностью перемещения со скольжением, размещена своим концом центрально перед проходным отверстием 16 клапана. Известные в настоящее время трубки дозирующего устройства для клапанов S-типа снабжены уплотняющим кольцевым выступом, находящимся на некотором расстоянии от их конца. При перемещении трубки в направлении клапана ее конец входит в контактное сцепление с плунжером 30 клапана и сжимает пружину 31, в то же время кольцевой выступ контактирует, с обеспечением уплотнения, с участком 24а уплотнения диафрагмы 24.

Таким образом, формируется первый внешний проходной канал клапана, который образован внешней поверхностью трубки дозирующего устройства, внешней поверхностью диафрагмы 24 и внутренней поверхностью корпуса 5. Этот внешний канал сообщается с бочкой 1 посредством вышеупомянутого ряда отверстий 12, имеющихся в корпусе 5 клапана. Второй внутренний канал клапана образован внутренним объемом трубки дозирующего устройства, внутренней поверхностью диафрагмы 24 и внутренней стенкой чашеобразного основания 6.

Для бочек с пивом внутренний канал клапана является традиционным и направляет пиво из бочки 1, в то время как внешний канал клапана используют для того, чтобы закачать в бочку 1 под давлением текучую среду наподобие газа, побуждая тем самым пиво вытекать из бочки.

При удалении трубки дозирующего устройства плунжер 30 клапана под действием пружины 31 переместится в закрытое положение клапана, при этом участок 24а уплотнения диафрагмы 24 упирается во внешнее круговое седло 17 клапана и, таким образом, перекрывает проходное отверстие 16 клапана.

На фиг.5 представлена альтернативная конструкция клапана в соответствии с изобретением. Этот вариант соответствует клапанам А-типа.

Отличие состоит в том, что плунжер 30 клапана заменен штоком 32, который установлен в чашеобразном основании 6 и снабжен колпачком 33. Этот колпачок 33 имеет внешнюю кольцевую кромку 34, образующую внутреннее круговое седло клапана, лежащее в одной плоскости с внешним круговым седлом 17 клапана.

Конструкция диафрагмы 24 (на фиг.5) в целом такая же, как и конструкция диафрагмы согласно настоящему изобретению, предназначенной для клапана S-типа.

Однако, поскольку в клапанах А-типа внутреннее и внешнее круговые седла клапана компланарны, конструкция жесткого кольцеобразного элемента 26 участка 24a уплотнения диафрагмы, как видно из фиг.5, соответствующим образом изменена.

В представленном на фиг.5 воплощении чашеобразное основание 6 имеет внешний диаметр, который значительно меньше внутреннего диаметра корпуса 5, выполненного заодно целое с кольцеобразным соединительным элементом. Хотя это является лишь вариантом исполнения, вышеуказанное конструктивное выполнение оказывает влияние на фиксацию диафрагмы в чашеобразном основании 6. В этом воплощении, конечно, участок 24b фиксации диафрагмы не может быть зажат между стенками 11 и 19 корпуса 5 и чашеобразного основания 6 соответственно.

Поэтому может быть использовано зажимное кольцо (зажимной хомут). Понятно, однако, что для клапана S-типа и клапана A-типа фиксация диафрагмы 24 может быть достигнута за счет использования ряда альтернатив, таких как сварка или приклеивание участка 24b фиксации к чашеобразному основанию 6.

Наконец, на фиг.6 представлено альтернативное воплощение клапана S-типа в соответствии с изобретением. Этот тип клапана, который может быть отнесен к категории клапана G-подтипа, отличается от клапана, показанного на фиг.1-4, тем, что часть корпуса 5, которая обычно фиксируется в кольцеобразном соединительном элементе 4, выполнена с возможностью размещения и контактного сцепления непосредственно в горловине 2 бочки 1. Конструкция плунжера 30 клапана также немного изменена, но эти изменения конструкции произведены так, что они не влияют ни на функционирование клапана, ни на взаимодействие плунжера 30 клапана с диафрагмой 24.

Настоящее изобретение ни в коем случае не ограничено описанными выше предпочтительными воплощениями диафрагмы или клапана; наоборот, возможны многие варианты их воплощения без выхода за пределы объема настоящего изобретения.

Ссылочные номера позиций на чертежах

1 - бочка, 2 - горловина, 3 - клапан, 4 - кольцеобразный соединительный элемент (a. полукольцевой профиль, b. полукольцевой профиль), 5 - корпус, 6 - чашеобразное основание, 7 - полуцилиндрическая полоска, 8 - фланец, 9 - фланец, 10 - фланец, 11 - стенка, 12 - проходные отверстия, 13 - отверстия, 14 - фланец, 15 - кромка, 16 - проходное отверстие клапана, 17 - внешнее седло клапана, 18 - кольцеобразная нижняя часть, 19 - стенка, 20 - отверстие, 21 - трубка, 22 - выступы, 23 - канавка, 24 - диафрагма (a. участок уплотнения, b. участок фиксации, c. соединительный участок), 25 - отверстие, 26 - жесткая кольцеобразная структура, 27 - заплечик, 28 - кромка, 29 внутренний объем, 30 - плунжер клапана (a. тело плунжера, b. фланец), 31 - пружина, 32 - шток клапана, 33 - колпачок, 34 кромка/внутреннее круговое седло клапана.

Изобретение относится к диафрагме для использования в клапане, предназначенном для параллельного прохождения разделенных им потоков (т.е. в процессе дозирования), конструкции клапана и его использованию в бочках. Диафрагма имеет, по меньшей мере, один участок уплотнения, участок фиксации и гибкий участок, соединенный с участком фиксации и с, по меньшей мере, одним участком уплотнения, который снабжен жестким кольцеобразным элементом. Жесткий кольцеобразный элемент, по меньшей мере, частично может быть покрыт эластомерным материалом. Такое выполнение диафрагмы позволяет упростить процесс сборки клапана, снизить массу материала, необходимую для его изготовления, обеспечив при этом его надежность в использовании. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Диафрагма для использования в клапане, содержащем
- корпус (5) с седлом (17) клапана, окружающим проходное отверстие (16) клапана, и
- основание (6), сцепленное с корпусом, когда клапан находится в собранном виде,
- причем диафрагма имеет, по меньшей мере, один участок (24а) уплотнения, предназначенный для уплотнения седла (17) и содержащий центральное проходное отверстие (25),
- участок (24b) фиксации, предназначенный для фиксации диафрагмы к основанию (6),
- гибкий участок (24с), соединенный с участком (24b) фиксации и с, по меньшей мере, одним участком уплотнения (24а),
отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один участок (24а) уплотнения снабжен жестким кольцеобразным элементом (26).

2. Диафрагма по п.1, отличающаяся тем, что гибкий участок выполнен сплошным.

3. Диафрагма по п.1, отличающаяся тем, что она содержит эластомерный материал.

4. Диафрагма по п.3, отличающаяся тем, что жесткий кольцеобразный элемент, по меньшей мере, частично покрыт эластомерным материалом.

5. Диафрагма по п.1 или 2, отличающаяся тем, что участок фиксации выполнен с выступающей внутрь кромкой (28).

6. Клапан, содержащий
- корпус (5) с седлом (17) клапана, окружающим проходное отверстие (16) клапана, и
- основание (6), сцепленное с корпусом, когда клапан находится в собранном виде,
отличающийся тем, что содержит диафрагму по любому из пп.1-5, закрепленную на основании (6).

7. Клапан по п.6, отличающийся тем, что содержит чашеобразное основание (6), включающее стенку (19), размещенную в корпусе (5) клапана и контактирующую с ним, при этом в клапане образовано два отдельных проходных канала, а именно внутренний канал внутри основания (6) и другой канал внутри корпуса, но снаружи основания (6), причем диафрагма (24) присоединена к основанию (6), и тем самым оба проходных канала отделены друг от друга.

8. Клапан по п.7, отличающийся тем, что
диафрагма (24) присоединена к основанию (6) посредством направленной внутрь кромки (28) участка (24b) фиксации, при этом на основании (6) выполнена канавка (23).

9. Клапан по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что чашеобразное основание (6) жестко присоединено к корпусу (5) клапана.

10. Бочка, снабженная горловиной, в которой установлен клапан по любому из пп.7-9.