Конструктивный узел, состоящий из выпускного клапана и герметично соединенного с ним мешка
Изобретение относится к устройствам для выдачи находящихся под давлением жидкостей, пен, гелей или подобных сред. Узел содержит выпускной клапан и герметично соединенный с ним мешок, выполненный из гибкого пленочного материала и помещаемый во внешний контейнер через закрываемый крышкой проем этого контейнера. Выпускной клапан имеет корпус, который герметично крепится у кромки отверстия, выполненного в крышке контейнера, и к которому герметично присоединяется разгрузочная трубка, проходящая через отверстие в мешке. Разгрузочная трубка имеет расширение, которое проходит в полости мешка вокруг отверстия в мешке и выполнено дискообразным или в виде цилиндрического колпачка. Мешок имеет усиление по контуру отверстия. Мешок прилегает к расширению разгрузочной трубки с размещением между ними кольцевой шайбы, ограничивающей отверстие в мешке. Изобретение обеспечивает долговечность соединения мешка с клапаном и исключает возможность разрыва пленки у отверстия в мешке под действием высокой нагрузки. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к конструктивному узлу, состоящему из выпускного клапана для выдачи находящихся под давлением жидкостей, пен, гелей или подобных им сред и герметично соединенного с ним мешка из гибкого пленочного материала.
Подобный конструктивный узел известен из патента ЕР 0697348 В1, принадлежащего заявителю по данной заявке. В этом патенте описан, в частности, предпочтительный вариант конструкции выпускного клапана, где в корпусе клапана расположена выпускная трубка, установленная подвижно в осевом направлении, а именно с возможностью перемещения против усилия со стороны упругого элемента, в частности нажимной винтовой пружины, из закрытого положения в положение выпуска текучей среды. Между краем отверстия крышки и корпусом клапана выпускная трубка плотно охвачена кольцевым уплотнением, изготовленным из резины или иного аналогичного упругого уплотнительного материала, а именно, таким образом, чтобы кольцевое уплотнение в закрытом положении выпускной трубки и соответственно выпускного клапана закрывало доступ к выполненному в выпускной трубке выпускному каналу. Внутри мешка расположена разгрузочная трубка, которая проходит через пленку, из которой выполнен мешок, и посредством промежуточного уплотнительного кольца соединяется с корпусом выпускного клапана таким образом, чтобы полость мешка и корпус выпускного клапана сообщались между собой. Разгрузочная трубка и/или корпус клапана изготовлены из материала, прочного на излом и непроницаемого, прежде всего для органических сред. Разгрузочная трубка имеет расширение, которое проходит в полости мешка вокруг отверстия в мешке и выполнено дискообразным или в виде цилиндрического колпачка. Таким образом, пленка, из которой выполнен мешок, удерживается на расстоянии от расположенной внутри части выпускной трубки. Это важно как при заправке мешка, так и при выдаче текучей среды из мешка.
При испытаниях наполненных мешков на удар при падении было установлено, что у мешка, непосредственно приваренного к разгрузочной трубке или ее расширению, вокруг имеющегося в нем отверстия могут возникать надрывы. Во избежание этого ранее предлагалось дополнительно сваривать пленку, из которой выполнен мешок, с боковой поверхностью расширения, выполненного в виде цилиндрического колпачка. Этот метод является относительно трудоемким, дорогостоящим и опять же не обеспечивает полной защиты от разрыва мешка.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача устранения рассмотренного выше недостатка пленки, из которой выполнен мешок, и ее соединения с разгрузочной трубкой и корпусом клапана.
Указанная задача решается согласно изобретению за счет того, что мешок усилен по контуру отверстия, через которое проходит разгрузочная трубка.
Соответственно, основная идея настоящего изобретения заключается в дополнительном усилении мешка по контуру отверстия, через которое проходит разгрузочная трубка, до фиксации мешка в герметичном (непроницаемом для текучей среды) соединении с корпусом клапана. В предпочтительном варианте мешок прилегает к расширению разгрузочной трубки с размещением между ними кольцевой шайбы, ограничивающей отверстие в мешке.
Таким образом, в данном частном варианте изобретения мешок в зоне упрочняется при помощи кольцевой шайбы, которая приваривается к пленке, из которой выполнен мешок, с внутренней стороны мешка. Соответственно, в данном варианте кольцевая шайба состоит из материала, обладающего хорошей свариваемостью с пленкой, из которой выполнен мешок, например полиэтилена, полипропилена, полиамида или подобного им материала. Благодаря предлагаемому в изобретении усилению мешка в зоне отверстия, через которое разгрузочная трубка выходит из мешка наружу, при испытании наполненных мешков на удар при падении упомянутые выше надрывы пленки больше не возникают.
В предпочтительном варианте пленку, используемую для изготовления мешка, надевают с предварительно приваренной к ней кольцевой шайбой на разгрузочную трубку, после чего эту пленку сваривают по краям, получая герметичный мешок. Кольцевую шайбу можно также приваривать или приклеивать к находящемуся внутри мешка расширению разгрузочной трубки. Независимо от выбора того или иного из указанных выше вариантов сборки применение кольцевой шайбы, ограничивающей отверстие в мешке, обеспечивает упрочнение (стабилизацию) мешка в зоне отверстия для вывода разгрузочной трубки наружу из мешка, благодаря чему при испытании наполненных мешков на удар при падении надрывов пленки в указанном месте уже не возникает. Здесь следует также отметить, что в известных конструкциях вследствие сварки пленки, из которой выполнен мешок, с расширением разгрузочной трубки после наполнения мешка в пленке возникали относительно высокие напряжения, которые именно при испытаниях на удар при падении, релаксируясь, приводили к указанным выше надрывам или разрывам пленки.
Как известно из уровня техники, часть разгрузочной трубки, выступающую через отверстие в мешке, предпочтительно выполнять с возможностью ее фиксации в соответствующем отверстии корпуса клапана таким образом, чтобы корпус клапана сообщался с полостью мешка, а полость внешнего контейнера была герметично изолирована.
Кроме того, как известно из уровня техники, корпус выпускного клапана, а также разгрузочную трубку вместе с ее расширением предпочтительно изготавливать из полиацеталя, отличающегося высокой прочностью на излом.
Кроме того, помимо усиления мешка по контуру отверстия с помощью шайбы такое усиление может быть достигнуто загибом или выворачиванием пленки мешка по краю и термопластическим закреплением этого загиба.
Ниже изобретение более подробно описано на примере предпочтительного варианта выполнения предлагаемого в изобретении конструктивного узла со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - изображение в виде сбоку конструктивного узла, находящегося в контейнере, показанном в продольном разрезе,
на фиг.2 - изображение, соответствующее фиг.1, при этом расположенный в контейнере мешок показан в зоне выпускного клапана с местным вырезом, а выпускной клапан показан в разрезе,
на фиг.3 - увеличенное схематичное подробное изображение, на котором наряду с другими элементами в разрезе показаны корпус клапана и надетый на выпускной клапан зарядный колпачок, предназначенный для наполнения внутренней полости контейнера,
на фиг.4 - увеличенное схематичное подробное изображение, аналогичное фиг.3, на котором в разрезе показаны разгрузочная трубка в полости мешка, а также расположенное на выпускном клапане заправочное приспособление для наполнения мешка.
На фиг.1-4 показан конструктивный узел 10, состоящий из выпускного клапана 11 и герметично соединенного с ним мешка 12. Внешний контейнер 15, который может быть изготовлен, например, из белой жести или пластика, охватывает мешок 12 таким образом, что между этими двумя деталями образуется приемная полость. В верхнем конце контейнера 15 имеется проем 14, через который мешок 12 установлен в контейнер 15, и через который при установленном мешке из контейнера 15 выступает выпускной клапан 11. Проем 14 обычным образом закрыт крышкой 13. В крышке 13, в свою очередь, имеется отверстие 17. Кромка 16 этого отверстия 17 удерживает корпус 18 выпускного клапана 11, что позволяет вывести сопряженную с выпускным клапаном 11 выпускную трубку 25 через отверстие 17 крышки. Благодаря этому на выпускную трубку 25 можно надавливать снаружи.
Таким образом, мешок 12 и контейнер 15 представляют собой двухкамерную упаковку, при этом мешок 12 (в рассматриваемом варианте) может быть заполнен жидким или пастообразным материалом, а контейнер 15 заряжается, или выполнен с возможностью его зарядки находящимся под давлением вытеснителем, например воздухом или бутаном.
Сначала, как более подробно описано ниже, указанное выше содержимое мешка и содержимое контейнера можно подавать через выпускной клапан 11 соответственно в мешок и в контейнер. При этом находящийся в контейнере 15 мешок 12 растягивается и занимает значительную часть объема контейнера. При опорожнении мешка его содержимое может выдавливаться в результате соответствующего расширения вытеснителя, находящегося под давлением в контейнере 15, через выпускной клапан 11, а именно через выпускную трубку 25.
Мешок 12 изготовлен из гибкого пленочного материала, состоящего из нескольких слоев. В рассматриваемом случае пленка состоит из трех слоев, а именно из наружного полиамидного или полиэфирного слоя, среднего алюминиевого слоя и внутреннего полиэтиленового или полипропиленового слоя.
Мешок 12 занимает практически всю длину внутреннего пространства контейнера 15. Мешок, применяемый в данном конкретном случае, выполнен из пленки указанного выше типа, сложенной в несколько слоев, расположенных один над другим и сваренных либо герметично соединенных между собой по краю.
Как более подробно описано ниже, мешок 12 герметично закреплен на участке выпускного клапана 11.
В корпусе 18 клапана расположена выпускная трубка 25, которая установлена с возможностью перемещения в осевом направлении из закрытого положения в открытое положение и наоборот, и которую можно отжать из закрытого положения, преодолев усилие нажимной винтовой пружины 26. Нажимная винтовая пружина 26 опирается, во-первых, на опорную поверхность в нижней части корпуса 18 клапана и, во-вторых, на саму выпускную трубку 25.
Между кромкой 16 отверстия 17 крышки и корпусом 18 клапана предусмотрено кольцевое уплотнение 27, например резиновое кольцо, которое также герметично охватывает выпускную трубку 25. Это кольцевое уплотнение 27 перекрывает вверху цилиндрический и открытый кверху корпус 18 клапана. Это уплотнение выполняет двойную функцию. Во-первых, оно предотвращает непреднамеренный выход материала из мешка через полость в корпусе клапана; во-вторых, исключается также случайная непреднамеренная утечка рабочего тела из полости контейнера в окружающее пространство. При нажатии на выпускную трубку 25 против усилия нажимной винтовой пружины 26, что наиболее наглядно показано на фиг.4, проход 28 освобождается за счет того, что верхний край окружности корпуса 18 клапана с внутренней стороны отводится от кольцевого уплотнения 27. В этом случае канал 29 выпускной трубки 25 сообщается с полостью в корпусе клапана, который в свою очередь, как это поясняется ниже, сообщается с полостью мешка. Соответствующий поток текучей среды обозначен на фиг.4 стрелкой 30.
На конце корпуса 18 клапана, который на представленных чертежах является нижним концом, имеется отверстие 31, представляющее собой проход в полость корпуса 18 клапана. Через это отверстие 31 можно вставить участок или часть разгрузочной трубки 20, который в полностью вставленном положении фиксируется защелкивающимся замком. Фиксация обеспечивается за счет того, что на обращенном к выпускному клапану конце указанной выше части трубки выполнен выступающий по радиусу от центра кольцевой выступ, который в установленном состоянии щелчком заскакивает в отверстие 31 внутри корпуса 18 клапана.
Поскольку часть разгрузочной трубки 20 до ее введения в отверстие 31 в корпусе 18 клапана была пропущена через отверстие в пленке, из которой выполнен мешок, мешок 12 оказывается зажатым между разгрузочной трубкой 20 и корпусом 18 клапана, между которыми установлено также дополнительное уплотнительное кольцо 24. Применением этого уплотнительного кольца 24 достигается полное уплотнение узла по отношению к полости контейнера.
Разгрузочная трубка 20, находящаяся в полости мешка, имеет расширение 21, выполненное в виде цилиндрического колпачка, непосредственно примыкающее к мешку 12 и образующее кольцевую опорную поверхность для зажатой между разгрузочной трубкой 20 и корпусом 18 клапана пленки, из которой выполнен мешок. Чтобы значительно уменьшить вероятность разрыва мешка в этом месте, с внутренней стороны пленки, т.е. в полости мешка 12, предусмотрена кольцевая шайба 22, которая ограничивает отверстие 19 и упрочняет мешок в зоне этого отверстия. Кольцевая шайба 22, ограничивающая отверстие 19 в мешке, выполнена из материала, обладающего хорошей свариваемостью с пленкой, из которой выполнен мешок, и, соответственно, приварена к пленке по окружности отверстия 19 в мешке. В предпочтительном варианте кольцевая шайба 22 изготавливается из полиэтилена, полипропилена, полиамида или иного аналогичного материала.
Таким образом, опорная поверхность корпуса 18 клапана или его обращенного к мешку 12 основания через кольцевую шайбу 22, ограничивающую отверстие 19 в мешке, прижимается к расширению 21 разгрузочной трубки 20, выполненному в виде цилиндрического колпачка, при этом вышеупомянутое уплотнительное кольцо 24 обеспечивает герметичность соединения между полостью мешка и полостью в корпусе 18 клапана. Фиксация разгрузочной трубки 20 в отверстии 31 корпуса 18 клапана происходит с постоянным предварительным натяжением в осевом направлении, создаваемым уплотнительным кольцом 24, изготовленным из резины или иного аналогичного материала.
Выполненное в виде цилиндрического колпачка расширение 21 и опускающаяся в мешок 12 разгрузочная трубка 20 образуют кольцевое пространство 32, открывающееся (на фиг.4 книзу) в полость мешка.
Как уже указано выше, выпускной клапан 11, а именно его корпус 18, выпускная трубка 25 и разгрузочная трубка 20, изготовлены из материала, обладающего как высокой прочностью на излом, так и непроницаемостью для органических сред. В качестве такого материала пригоден, например, полиацеталь.
Уплотнительное же кольцо 24 изготавливается, например, из полиэтилена, полипропилена или иного аналогичного материала, т.е. из материала, обладающего хорошей свариваемостью с материалом, из которого изготавливается мешок.
В целом описанная конструкция обладает большим запасом прочности на излом. Помимо этого исключается возможность массопереноса между средами, находящимися в контейнере и в мешке. Кроме того, имеется возможность обеспечить долговечное уплотнение места соединения мешка с выпускным клапаном 11 и тем самым соответственно долговечное соединение мешка с выпускным клапаном. И, наконец, уплотнительное кольцо 24 позволяет также исключить разрыв пленки у отверстия 19 в мешке даже под действием исключительно высокой нагрузки (испытание на удар при падении), причем даже в том случае, когда мешок дополнительно не приварен к наружной окружной поверхности расширения 21, выполненного в виде цилиндрического колпачка. Изобретение позволяет обходиться без такой дополнительной сварки, благодаря чему отпадает также необходимость в нанесении соответствующего покрытия на наружную окружную поверхность расширения 21, выполненного в виде цилиндрического колпачка, с целью обеспечить качественное сварное соединение между расширением 21 и пленкой, из которой выполнен мешок.
К нижнему концу разгрузочной трубки 20 присоединена нагнетательная трубка 33, проходящая почти до дна мешка 12. Эта нагнетательная трубка 33 также придает мешку 12 жесткость, в особенности при введении мешка 12 в контейнер 15.
Ниже приводится краткое описание операций по заполнению промежуточного пространства между мешком 12 и контейнером 15, а также полости мешка 12 соответствующим содержимым.
Как показано на фиг.3, на выпускной клапан 11, соответственно верхний конец контейнера 15, надевается зарядный колпачок 34, предназначенный для заполнения полости контейнера 15. При этом задействуются уплотнения, выполненные в виде уплотнительных колец, расположенных между зарядным колпачком 34 и крышкой 13 с одной стороны, а также зарядным колпачком 34 и выпускной трубкой 25 - с другой. В зарядном колпачке 34 проточные каналы, образующие путь движения подаваемой среды, выполнены таким образом, чтобы подаваемую среду можно было вводить в зону, где выпускная трубка 25 выступает из отверстия 17 крышки. Таким образом, при подаче под давлением текучей среды по выполненным в зарядном колпачке 34 проточным каналам кольцевое уплотнение 27, показанное на фиг.3, отжимается вниз, соответственно от кромки 16 крышки внутрь контейнера, благодаря чему освобождается путь прохождения потока между кольцевым уплотнением 27 и крышкой 13, а также далее между корпусом 18 клапана и крышкой 13. Через этот проточный канал зарядный колпачок 34 сообщается с полостью контейнера, благодаря чему подаваемую через зарядный колпачок 34 среду можно вводить в контейнер 15. В рассматриваемом случае контейнер заряжают вытеснителем или газом, при этом предпочтительно использовать воздух, бутан или иной экологически безвредный газ-вытеснитель. Указанный выше путь движения потока среды обозначен на фиг.3 позицией 35.
При наполнении полости мешка 12 используется показанный на фиг.4 заправочный колпачок 36, который для обеспечения уплотнения между ним и выпускной трубкой 25 имеет уплотнительное кольцо. При надевании наполнительного колпачка 36 выпускная трубка 25 перемещается из своего закрытого положения в открытое положение в направлении, преодолевая усилие со стороны нажимной пружины 26. В этом положении выпускной канал 29 сообщается с полостью в корпусе 18 клапана, который в свою очередь через разгрузочную трубку 20 выходит в полость мешка 12. Этот корпус клапана сообщается с полостью, во-первых, на нижнем конце нагнетательной трубки 33, т.е. в нижней части мешка 12, и, во-вторых, у боковых отверстий 37 разгрузочной трубки 20 в зоне кольцевого пространства 32 в верхней части мешка 12.
Если промежуточное пространство между мешком 12 и контейнером заполнить бутаном, а полость мешка - гелем с изопентаном, то в указанном выше описанном конструктивном узле массообмена между указанными органическими средами не происходит. Сказанное означает, что выравнивание давления, способное привести к потере работоспособности всего устройства, уже невозможно.
При опорожнении мешка выпускную трубку 25 отжимают вниз против усилия нажимной винтовой пружины 26, вследствие чего содержимое мешка выдавливается за счет расширения сжатого газа в контейнере 15.
Благодаря этому конструктивному узлу создано устройство, обладающее высокой прочностью на излом и разрыв как в отношении выпускного клапана, так и в отношении мешка.
В упрощенном варианте конструкции расширение 21 может быть выполнено в виде не цилиндрического колпачка, а просто диска, располагающегося перпендикулярно разгрузочной трубке 20, образующей кольцевую опорную поверхность для мешка, соответственно для сваренной с мешком кольцевой шайбы 22.
Все раскрытые в материалах заявки признаки, которые по отдельности или в сочетании друг с другом являются новыми по сравнению с уровнем техники, заявлены как существенные для осуществления изобретения.
1. Конструктивный узел (10), состоящий из выпускного клапана (11) для выдачи находящихся под давлением жидкостей, пен, гелей или подобных им сред и герметично соединенного с ним мешка (12), выполненного из гибкого пленочного материала и помещаемого во внешний контейнер (15) через закрываемый крышкой (13) проем (14) этого контейнера, причем выпускной клапан (11) имеет корпус (18), который герметично крепится у кромки (16) отверстия (17), выполненного в крышке (13) контейнера, и к которому герметично присоединяется разгрузочная трубка (20), проходящая через отверстие (19) в мешке и имеющая расширение (21), которое проходит в полости мешка (12) вокруг отверстия (19) в мешке и выполнено дискообразным или в виде цилиндрического колпачка, причем мешок усилен по контуру отверстия, через которое проходит разгрузочная трубка (20).
2. Конструктивный узел по п.1, отличающийся тем, что мешок усилен при помощи кольцевой шайбы (22), которая ограничивает отверстие (19) в мешке, состоит из материала, обладающего хорошей свариваемостью с пленкой, из которой выполнен мешок, и для упрочнения пленки приварена к ней по окружности отверстия (19) в мешке.
3. Конструктивный узел по п.2, отличающийся тем, что внутренний диаметр кольцевой шайбы (22), ограничивающей отверстие (19) в мешке, превышает наружный диаметр части разгрузочной трубки (20), выступающей наружу через отверстие (19) в мешке.
4. Конструктивный узел по п.2, отличающийся тем, что кольцевая шайба (22), ограничивающая отверстие (19) в мешке, приварена к мешку (12) с внутренней стороны.
5. Конструктивный узел по п.1, отличающийся тем, что усиление мешка по контуру отверстия (19) в нем получено загибом или выворачиванием его пленки по краю и термопластическим закреплением этого загиба.
6. Конструктивный узел по п.2, отличающийся тем, что кольцевая шайба (22), ограничивающая отверстие (19) в мешке, приварена к дискообразному расширению (21) разгрузочной трубки (20).
7. Конструктивный узел по п.1, отличающийся тем, что часть разгрузочной трубки (20), выступающая через отверстие (19) в мешке, выполнена с возможностью ее фиксации в соответствующем отверстии (31) корпуса (18) клапана таким образом, чтобы корпус (18) клапана сообщался с полостью мешка (12), а полость внешнего контейнера (15) была герметично изолирована.
8. Конструктивный узел по п.7, отличающийся тем, что между корпусом (18) клапана и мешком (12) расположено уплотнительное кольцо (24), охватывающее снаружи разгрузочную трубку (20).
9. Конструктивный узел по п.2, отличающийся тем, что корпус (18) выпускного клапана (12), а также разгрузочная трубка (20) вместе с расширением (21) состоят из полиацеталя, а кольцевая шайба (22), обладающая хорошей свариваемостью с пленкой, из которой выполнен мешок, изготовлена из полиэтилена, полипропилена или подобного им материала.
