Клапанное устройство для питьевого контейнера и способ использования клапанного устройства
Изобретение относится к устройству и эксплуатации клапанов для питьевых контейнеров и предотвращает проливание жидкости, когда пользователь высасывает ее из контейнера. Для управления истечением жидкости из питьевого контейнера используют мембрану, которая подвижно связана с клапаном, с целью получения клапана, управляемого отрицательным давлением, для отсасывания жидкости из питьевого контейнера; при этом усилие, возникающее из-за воздействия разностного давления на мембрану, открывает клапан даже при наличии положительного давления внутри питьевого контейнера, вызванного, например, газированным прохладительным напитком. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 66 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к клапанным устройствам для питьевых контейнеров, например бутылок с шипучими напитками, рожков для детского кормления, коробок, пакетов, кружек, банок, бумажных стаканов или пластиковых чашек. Изобретение также касается способа использования клапанного устройства и защитного устройства для питьевого рыльца устройства.
Жидкость внутри контейнера может быть легко текучей, такой как молоко, сок, шипучий напиток или вода, а может быть и более вязкой, такой как йогурт, пюре, пудинг или мороженое. Жидкость также может находиться под давлением углекислого или иного газа.
Уровень техники
В соответствии с уровнем техники, в дополнение к обычным колпачкам, существует несколько типов запирающих устройств, которые препятствуют свободному вытеканию жидкости из питьевого контейнера.
В патентных документах US 5975369 и US 5465876 раскрываются примеры таких запирающих устройств. Однако, чтобы открыть и закрыть такое устройство, пользователь должен осуществить механическое перемещение запирающего механизма, предусмотренного в устройстве. Тем не менее, устройство такого типа создает неудовлетворительное газовое уплотнение для жидкости, которая находится в контейнере под давлением, например газированной жидкости, такой как шипучий напиток.
В патентном документе NO 137258 описывается клапанное устройство, препятствующее вытеканию жидкости, находящейся под давлением, из питьевого контейнера. Однако это устройство построено таким образом, что при возможном повышении давления жидкости внутри питьевого контейнера сверх нормы оно увеличивает запирающее усилие клапана. Таким образом, такое клапанное устройство непригодно для контейнеров, содержащих жидкость под давлением.
В патентном документе GB 1453968 описано клапанное устройство для детского рожка, открываемое за счет истечения жидкости. При этом, среди прочего, задача этого изобретения заключалась в уменьшении величины отрицательного давления, которое приходится создавать ребенку, чтобы высасывать жидкость из выпускного рыльца рожка. Клапанное устройство включает в себя тарель между выпускным рыльцем и рожком. Тарель имеет такое устройство, что пропускает воздух для постоянного выравнивания давления внутри рожка и наружного давления. На тарели также имеется выпускное отверстие и наружный эластичный откидной клапан, который закрывает выходное отверстие тарели. Клапан отпирается посредством жидкости, вытекающей из рожка, а после того как вытекание жидкости прекращается, клапан закрывается за счет своей эластичности. Следовательно, такой откидной клапан будет открыт для выпуска жидкости, если давление в выпускном рыльце будет ниже, чем давление внутри рожка, например, если для открывания клапана рожок, содержащий достаточное количество жидкости, держать в перевернутом положении. Тем самым клапан поддерживается в равновесии по давлению относительно давления внутри рожка. В силу наличия указанного устройства для сообщения с наружным воздухом с целью постоянного выравнивания давлений данное клапанное устройство нельзя использовать для герметизации жидкости, находящейся в бутылке под давлением.
В патентном документе US 5607073 также представлено клапанное устройство для рожка. Помимо прочего, в состав клапанного устройства входит подвижный наружный элемент, который эластично подвешен между двух опор в выпускном рыльце рожка и приводится в действие за счет отрицательного давления. Этот элемент снабжен клапанным седлом, закрывающим выходное отверстие тарели, находящейся между рожком и выпускным рыльцем. Когда давление в отверстии рыльца ниже давления внутри рожка, элемент открывается под действием вытекающей жидкости. Тем самым клапан поддерживается в равновесии по давлению относительно давления внутри рожка. Подобно устройству, описанному в документе GB 1453968, клапанное устройство, соответствующее US 5607073, не будет обеспечивать герметичность в отношении жидкостей, находящихся в бутылке под давлением. Более того, последнее устройство не имеет никакого отверстия для сообщения с атмосферой, через которое давление в бутылке могло бы сравняться с наружным давлением. Поэтому, когда жидкость будут высасывать из бутылки, внутри нее будет постепенно нарастать отрицательное давление, все сильнее прижимая элемент клапана к выходному отверстию, т.е. затрудняя процесс питья из бутылки.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков известных устройств.
Клапанное устройство и способ, соответствующие настоящему изобретению, должны предотвращать проливание жидкости, когда пользователь высасывает ее из питьевого контейнера. Посредством указанного устройства питьевой контейнер автоматически укупоривается, когда прекращается действие отсасывающего усилия со стороны пользователя. При помощи такого предохранительного устройства также защищается питьевое отверстие в питьевом рыльце контейнера.
Задача изобретения решается благодаря отличительным признакам, приведенным ниже в описании и в формуле изобретения.
Помимо прочего, изобретение содержит клапанное устройство для питьевого контейнера и способ использования этого клапанного устройства.
В положении пользования клапан связан, по меньшей мере, с одним отверстием в перегородке, которая соединена с питьевым контейнером. Перегородка может быть частью самого питьевого контейнера или частью стенки колпачка, которая связана с питьевым контейнером, герметично закрывая жидкость, находящуюся в нем под давлением. Эта перегородка действует как разделитель между внутренним пространством питьевого контейнера и его наружным окружением. Клапан устроен так, чтобы открываться и закрываться при вытекании жидкости из питьевого контейнера, причем жидкость вытекает из наружного, питьевого отверстия. Желательно, чтобы питьевое отверстие располагалось в питьевом рыльце, соломинке или ином подходящем питьевом устройстве. Таким образом, клапанное устройство, соответствующее настоящему изобретению, может быть выполнено съемным по отношению к питьевому контейнеру.
В принципе, большинство клапанов состоит из приводного элемента и запирающего (укупоривающего) элемента, при этом приводной элемент связан с запирающим элементом и может перемещать последний между открытым и закрытым положениями. Приводной элемент содержит средства приведения его в действие и, по меньшей мере, один связующий элемент, например распорку, или, по меньшей мере, один шток для передачи приводного движения к укупоривающему элементу. Например, шток может быть пропущен через отверстие в указанной перегородке или несколько штоков могут быть пропущены каждый через свое отверстие в перегородке, при этом каждый такой шток приводит в действие укупоривающий элемент, который закрывает в перегородке свое отверстие. Укупоривающий элемент, например головка клапана, крепится к штоку клапана и с определенным усилием прижимается к перегородке. Указанное усилие обеспечивается, например, эластичным элементом, прикрепленным к штоку клапана, или же усилие обеспечивается формой приводного элемента.
Настоящее изобретение основано на использовании приводного элемента, активируемого посредством давления, а также на том, что именно усилие давления перемещает укупоривающий элемент в открытое положение для вытекания жидкости. В этом нет ничего нового по сравнению с клапанными устройствами, описанными в GB 1453968 и US 5607073.
Однако приводной элемент, соответствующий настоящему изобретению, существенно отличается от аналогичных известных устройств тем, что он уравновешивается давлением Р1 снаружи питьевого контейнера, а также тем, что приводной элемент открывает выпуск жидкости всякий раз, когда давление Р2 в питьевом отверстии становится на заданную величину ниже наружного давления Р1. Благодаря тому что приводной элемент уравновешивается наружным давлением Р1, а не давлением Р3 внутри питьевого контейнера, срабатывание клапана в принципе не зависит от давления Р3 в контейнере. В связи с этим давление Р3 в контейнере может превосходить наружное давление Р1, но при этом открывания клапана и вытекания жидкости происходить не будет. В противоположность этому, клапанные устройства, соответствующие GB 1453968 и US 5607073, при соответствующих давлениях будут открываться и выпускать жидкость.
Желательно, чтобы давление Р2, пониженное на заданную величину относительно наружного давления Р1, создавалось пользователем путем всасывания воздуха, после чего жидкость вытекала бы через питьевое отверстие. Таким образом, в питьевом отверстии создается отрицательное давление Р2. Когда это отрицательное давление Р2 сопоставляется с наружным давлением Р1, создается результирующее разностное давление (Р1-Р2), перемещающее приводной элемент с усилием F1 открывания клапана, пока поддерживается разностное давление (Р1-Р2).
В соответствии с настоящим изобретением приводной элемент клапана включает в себя подвижную мембрану, сформированную на участке стенки вокруг продольной оси, при этом на мембране предусмотрена, по меньшей мере, одна гибкая зона. Мембрана устроена так, что имеет периферическую кромку, которая герметически присоединена к внешней стороне участка стенки и которая окружает отверстие (отверстия) участка стенки. Таким образом, между мембраной и участком стенки образуется камера. Под воздействием давления мембрана смещается так, что ее форма изменяется. Посредством указанного, по меньшей мере, одного связующего элемента изменение формы мембраны преобразуется в осевое, открывающее клапан усилие F1, которое передается к укупоривающему элементу и воздействует на него.
По крайней мере, в рабочем положении (в положении пользования, т.е. в положении контейнера, когда из него пьют) выходная сторона камеры герметически соединяется с указанным питьевым отверстием, так что в камеру может быть подано отрицательное давление Р2 и тем самым создано движущее мембрану разностное давление (Р1-Р2), которое открывает клапан, позволяя жидкости вытекать. Эффективное потребление жидкости из контейнера может осуществляться, если постоянно впускать воздух в питьевой контейнер. Однако это зависит от типа жидкости и от того, насколько давление внутри контейнера превышает наружное давление.
Клапанное устройство может быть связано с колпачком, который в рабочем положении соединяется с питьевым контейнером или крышкой. Колпачку может быть придана форма рыльца или соска, или он может быть оснащен рыльцем или соском, через которые пользователь может приводить в действие клапанное устройство и пить жидкость из контейнера. Если колпачок присоединяется к питьевому контейнеру герметично, то в колпачке должна быть предусмотрена возможность впуска и выпуска воздуха с наружной стороны мембраны, например в колпачке должно иметься, по меньшей мере, одно отверстие. Возможно получение управляемой временной задержки срабатывания клапанного устройства путем подбора размера указанного, по меньшей мере, одного отверстия для впуска и выпуска воздуха и/или подбора количества таких отверстий. Подбором размера отверстия можно также погасить возможные колебания мембраны, которые могут возникнуть при использовании клапана. Указанное питьевое рыльце или сосок могут быть также расположены эксцентрически относительно центра колпачка, например, на чашке или стакане, имеющем большую верхнюю поверхность.
Например, указанный укупоривающий элемент может состоять из закрываемого носка или закрываемого кольца, которое может открываться или закрываться посредством приводного элемента, управляя вытеканием жидкости. Укупоривающий элемент может также состоять из головки клапана (клапанной головки) с подходящей уплотняющей поверхностью, которая герметично прилегает к седлу клапана, например к кольцевой зоне вокруг указанного отверстия в части стенки. Как вариант, клапанной головке может быть придана форма пробки с конической уплотняющей поверхностью, которая может располагаться в отверстии в части стенки, герметично закрывая его. Клапанная головка может быть изготовлена из мягкого материала или может быть снабжена отдельной специальной прокладкой для уплотнения седла клапана. Клапанная головка может также быть прикреплена к отдельному штоку через сферический шарнир. Таким образом, головка может перемещаться относительно штока клапана и компенсировать возможные неоднородности в указанном отверстии в части стенки. Отдельный шток клапана и/или клапанная головка позволяют использовать для этих двух деталей различные материалы и/или способы изготовления.
Чтобы центрировать шток клапана в отверстии в части стенки, это отверстие можно снабдить, например, направляющими элементами, выступающими из отверстия. С этой целью у клапана можно использовать шток, имеющий крестообразное поперечное сечение, или перфорированный и трубчатый шток. Кроме того, когда шток пропущен через указанное отверстие, обе эти конструкции позволяют жидкости протекать через него.
Дополнительно к указанному, по меньшей мере, одному связующему штоку или вместо него мембрана может быть усилена ребрами жесткости и/или иметь конструкцию, обеспечивающую необходимую жесткость. Например, на мембране может быть предусмотрено подходящее гофрирование. Благодаря этому мембрана может преобразовывать давление и передавать его в виде открывающего усилия F1, воздействующего на укупоривающий элемент клапана. Мембрана может также быть собрана из двух или большего числа частей, материал которых обладает различными свойствами. Например, в конструкции мембраны может быть одна гибкая зона из эластичного материала и одна связующая зона из жесткого материала. Клапанное устройство, соответствующее настоящему изобретению, может также быть собрано из одной или большего числа съемных деталей, что облегчает их очистку и/или замену.
Если обеспечить такую форму мембраны, чтобы присутствовал, по меньшей мере, один эластичный выступ, который сообщается с указанной камерой, то можно обеспечить дополнительную защиту от пролива жидкости, оставшейся в клапанном устройстве. При пользовании питьевым контейнером указанный выступ (выступы) подвергается (подвергаются) действию такого же отрицательного давления Р2, что и давление в камере с внутренней стороны мембраны. Таким образом, когда клапан открыт, выступ (выступы) сжимается (сжимаются). Когда действие отрицательного давления Р2 прекращается и давление выравнивается с наружным давлением Р1, выступ (выступы), благодаря упругости, расширяется (расширяются), всасывая, таким образом, остатки жидкости из питьевого отверстия, питьевого рыльца, питьевой соломинки или иного питьевого устройства, связанного с питьевым отверстием.
Дополнительные, подробные сведения по настоящему изобретению представлены в следующих примерах, соответствующих различным вариантам его осуществления.
Ниже приведены описания нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения, которые не носят ограничительного характера. Элементы, раскрытые в примерах, могут быть использованы и в дополнительных сочетаниях, помимо тех, которые описаны в примерах. Например, все варианты клапанного устройства, соответствующего настоящему изобретению, могут быть использованы в различных вариантах колпачков и питьевых контейнеров. Соответственно, могут быть использованы все варианты соединения между соответствующими частями клапанного устройства и различными вариантами колпачков и питьевых контейнеров.
Краткое описание чертежей
Примеры осуществления изобретения иллюстрируются следующими чертежами.
Фиг.1а-1b изображают колпачок для питьевого контейнера, оснащенный клапанным устройством, соответствующим настоящему изобретению. Данные фигуры иллюстрируют принцип действия клапанного устройства, при этом фиг.1а изображает устройство в закрытом положении, а фиг.1b - в открытом положении.
Фиг.2 также изображает колпачок для питьевого контейнера, причем колпачок оснащен одним из вариантов клапанного устройства, соответствующего настоящему изобретению, а само клапанное устройство соединено с крышкой, имеющей питьевое рыльце и съемный защитный наконечник.
Фиг.2а-2b изображают фрагмент поперечного сечения места соединения периферии крышки и защитного наконечника, соответствующих фиг.2, при этом фиг.2а изображает наконечник присоединенным к крышке, а фиг.2b изображает наконечник отсоединенным от крышки.
Фиг.3 изображает фрагмент поперечного сечения центральной части клапанного устройства, соответствующего фиг.2.
Фиг.4а-4b изображают колпачки, соответствующие фиг.2, установленными на бутылку, причем каждый колпачок оснащен крышкой и съемным защитным наконечником. Представлены два различных варианта питьевого рыльца колпачка.
Фиг.5а-27е изображают дополнительные варианты клапанного устройства, соответствующего настоящему изобретению.
Следует добавить, что приведенные фигуры носят схематичный характер и могут содержать искажения как формы, так и относительных размеров. Подобные детали обозначены на чертежах, в основном, одинаковыми цифровыми обозначениями.
Осуществление изобретения
На фиг.1а-1b иллюстрируется принцип действия клапанного устройства, соответствующего настоящему изобретению. На фигурах изображен питьевой контейнер в виде бутылки 2, горловина 4 которой оснащена колпачком 6. Бутылка 2 обладает внутренним давлением Р3, которое может быть больше наружного по отношению к бутылке 2 давления Р1, например, когда бутылка 2 содержит газированную жидкость. Внутри колпачок 6 снабжен участком разделительной стенки в виде концентрической плоской перегородки 8 с центральным отверстием 10. Перегородка 8 сформирована вокруг продольной оси 11 колпачка 6. Между перегородкой 8 и торцевой стенкой 14 колпачка 6 расположена концентрическая мембрана 12. По своей периферической кромке 15 (краю) мембрана 12 герметически соединена с боковой стенкой 16 колпачка 6, при этом на мембране 12 предусмотрена гибкая зона в виде периферического, концентричного, кольцевого гофра 18. Когда мембрана 12 перемещается, гофр 18 мембраны эластично деформируется.
К внутренней стороне 22 мембраны 12, в ее центре, присоединен шток 20. Шток 20 расположен вдоль продольной оси 11, проходя через указанное отверстие 10 перегородки 8, при этом поперечный размер штока 20 меньше, чем диаметр отверстия 10. На своем свободном конце шток 20 снабжен плоской клапанной головкой 26, которая должна плотно прилегать к седлу 28 клапана на внутренней стороне 30 перегородки 8. Таким образом, в колпачке 6, между перегородкой 8 и мембраной 12, образуется камера 32 всасывания, которая сообщается с питьевым отверстием 34 в боковой стенке 16 колпачка 6. Питьевым отверстием 34 в данном случае считается питьевой канал в виде короткой трубки 36. Между мембраной 12 и указанной торцевой стенкой 14 имеется наружная камера 38, которая соединена с дренажным отверстием 40 колпачка 6, так что давление в камере 38 равно наружному давлению Р1. Благодаря этому наружная камера 38 работает в качестве защитной крышки для мембраны 12.
Клапанное устройство приводится в действие за счет всасывания через питьевое отверстие 34, в силу чего в камере 32 всасывания создается пониженное давление Р2. Как следствие, на мембрану 12 будет воздействовать результирующее разностное давление (Р1-Р2) с усилием F1 давления, которое передается на головку 26 клапана через шток 20. Если усилие F1 давления окажется больше противоположно направленного усилия F2, создаваемого потенциально более высоким давлением Р3 внутри бутылки 2, мембрана 12 будет смещена в направлении отверстия 10, при этом на верхнюю поверхность 42 клапанной головки 26 будет воздействовать давление Р3. Таким образом, шток 20 и клапанная головка 26 переместятся в открытое положение (см. фиг.1b). Когда воздействие пониженного давления Р2 и усилия F1 прекратится, мембрана 12, за счет своего гибкого участка, вернется в неактивное положение и остановит вытекание жидкости (см. фиг.1а).
Если в бутылке 2 присутствует повышенное давление Р3, то площадь поверхности внутренней стороны 22 мембраны 12, которая попадает под воздействие пониженного давления, должна быть существенно больше площади поверхности 42 клапанной головки 26, на которую действует повышенное давление. При правильном выборе соотношения площадей этих поверхностей 22, 42, пользователь, всасывая, может открывать клапан, создавая умеренное пониженное давление Р2 в камере 32 всасывания, даже при относительно высоком повышенном давлении Р3 внутри бутылки 2.
На фиг.2 и фиг.3 изображены предпочтительные варианты осуществления клапанного устройства, соответствующего настоящему изобретению, причем устройство располагается в наружном корпусе 46 колпачка 6 и является разборным. На фиг.3 показан увеличенный фрагмент поперечного сечения клапанного устройства. На этих фигурах также показан колпачок 6, снабженный участком стенки в виде концентрической и плоской перегородки 8 с центральным отверстием 10. Таким образом, колпачок 6 устроен так, что в нем имеются наружная часть и внутренняя часть. Наружный корпус 46 сформирован концентрично вокруг продольной оси 11 колпачка 6, и ось 11 совпадает с осью отверстия 10 в перегородке. Корпус 46 находится между перегородкой 8 и наружным выступом 47 боковой стенки 16 колпачка 6. Плоская мембрана 48 расположена концентрично внутри корпуса 46 и перпендикулярно оси 11. Мембрана 48 прикреплена к периферическому съемному установочному кольцу 49, которое закреплено в корпусе 46 и обеспечивает герметичность. Для обеспечения герметичности каждая сторона установочного кольца 49 снабжена прокладкой 50, 51. Мембрана 48 снабжена также периферическим гофром 18.
Мембрана 48 снабжена также центральным питьевым отверстием в виде выпускного отверстия 52. В этом выпускном отверстии 52 располагается шток 20, который выступает из него в осевом направлении, проходя через отверстие 10 в перегородке 8. Шток 20 прикреплен к стенке мембраны по окружности отверстия 52 посредством радиальных пластин (ребер) 54, так что, когда клапан открыт, жидкость имеет возможность проходить через отверстие 52. К свободному концу штока 20 через сферический шарнир 55 прикреплена коническая клапанная головка 56. По своей окружности клапанная головка 56 выполнена в виде гибкой конической прокладки 57, которая может садиться на поверхность внутренней стороны 30 перегородки 8, окружая отверстие 10 и герметично закрывая его.
С наружной стороны 58 и вокруг выпускного отверстия 52 мембрана 48 снабжена гибким кольцевым уплотнением 60. Уплотнение 60 также оснащено внутренним соединительным кольцом 62. Кольцо 62 герметично садится в кольцевую канавку 64, окружая участок 65 первого конца концентрического питьевого канала 66 в отдельной крышке 68; при этом кольцо 62 может сниматься с кольцевой канавки. Участок 67 второго конца питьевого канала 66 крышки 68 выполнен в форме питьевого рыльца 70. Кроме того, внешняя часть корпуса 72 крышки и внутренний участок выступа 47 колпачка снабжены сопряженными соединительными канавками 73. Благодаря этому крышка 68 может быть съемной и прикрепляться к корпусу 46 колпачка и к внешней стороне мембраны 48. При таком соединении корпус 72 крышки прижат к установочному кольцу 49 мембраны 48 и прокладкам 50, 51, обеспечивая герметически плотное соединение мембраны 48 с перегородкой 8. В то же самое время указанный питьевой канал 66 герметично соединяется с выпускным отверстием 52 мембраны 48 и может сниматься с нее.
Крышка 68 снабжена дренажным отверстием 74, которое ведет в наружную камеру 75, расположенную между мембраной 48 и крышкой 68, благодаря чему давление в камере 75 может быть уравнено с наружным давлением Р1. Мембрана 48 также размещена на некотором расстоянии от перегородки 8, так что между мембраной 48 и перегородкой 8 существует камера 76 всасывания. Когда через питьевое рыльце 70 в камеру всасывания 76 подается пониженное давление Р2, мембрана 48 перемещается в направлении перегородки 8, в силу чего шток 20 и клапанная головка 56 смещаются и клапан открывается, выпуская жидкость.
Кроме того, колпачок 6 (см. фиг.2) снабжен внутренней резьбой 77 и стопорным кольцом 78, предотвращающим отвинчивание, со стопорными лепестками 80. Такое же устройство имеется и в известных устройствах. Лепестки 80 выполнены так, что сцепляются с шипами (не показаны) на питьевом контейнере, тем самым предотвращая случайное отвинчивание колпачка 6 от бутылки. Стопорное кольцо 78 действует как запечатывающий механизм, расположенный между питьевым контейнером 2 и колпачком 6. Чтобы сломать запечатывающий механизм, к внешней поверхности колпачка 6 необходимо приложить значительное крутящее усилие. Сломанный запечатывающий механизм указывает на то, что питьевой контейнер ранее открывали.
Однако такая индикация открывания контейнера недостаточна, если питьевой контейнер 2 оснащен колпачком 6 с питьевым рыльцем 70, через которое жидкость может вытекать из контейнера 2. Поэтому, крышку 68 колпачка 6 и его питьевое рыльце 70 можно снабдить защитным устройством в виде защитного наконечника 82, который может закрывать крышку 68. Это защитное устройство показано на фиг.2, причем фиг.2а и фиг.2b изображают фрагмент наконечника 82 и крышки 68. Крышка 68 и наконечник 82 соединены друг с другом на основном соединительном участке 84, на питьевом рыльце 70 и на вспомогательном соединительном участке 86, который расположен по окружности на периферии наконечника 82, причем наконечник 82 может сниматься с крышки 68. На основном соединительном участке 84 крышка 68 и наконечник 82 соединены посредством сопряженных соединительных элементов фланцевого соединения 88. На вспомогательном соединительном участке 86 крышка 68 и наконечник 82 соединены посредством сопряженных канавки 90 и гребня 91, которые направлены, по существу, радиально. До момента, когда при первом снятии наконечника 82 канавка 90 будет сдернута с гребня 91, крышка 68 и наконечник 82 соединены между собой на вспомогательном соединительном участке 86 (см. фиг.2а). Впоследствии их взаимное соединение обеспечивается только основным соединительным участком 84 (см. фиг.2b). Это свидетельствует о том, что питьевой контейнер 2 ранее открывали.
На фиг.5а-12b показаны, в частности, мембрана 92 другой формы, а также другие варианты осуществления штока и укупоривающего элемента. На всех этих фигурах клапанное устройство окружено отдельной крышкой 94, которая по форме отличается от крышки 68, показанной на фиг.2 и 3. Посредством защелки 99 крышка 94 герметично соединяется с участком разделительной перегородки 8. Крышка 94 снабжена дренажным отверстием 74, которое ведет в наружную камеру 98, за счет чего камера 98 и мембрана 92 сообщаются с наружной средой, так что давление в камере 98 может быть уравнено с наружным давлением Р1.
Фигуры 5а-9b изображают крышку 94, герметично соединенную с перегородкой 8 колпачка 6. На фиг.10-12b крышка 94 герметично соединяется с частью разделительной перегородки 8 между клапанным устройством и питьевым контейнером 2. В дальнейшем часть разделительной перегородки 8 будет именоваться упрощенным термином "перегородка". Кроме того, на фигурах 5а-12b крышке 94 придана форма питьевого рыльца 100, окружающего центральный питьевой канал 102.
На фигурах 5а-12b мембрана 92, выполненная плоской со своей внутренней стороны 22, расположена перпендикулярно продольной оси 11, при этом на своем плоском участке мембрана 92 относительно жесткая. Кроме того, на этой мембране 92 наружная сторона 58 выпускного отверстия 52 окружена гибким кольцевым уплотнением 104 с внутренним соединительным кольцом 106, причем оба элемента 104, 106 по форме несколько отличаются от соответствующих элементов на фиг.2 и фиг.3. Соединительное кольцо 106 герметично окружает участок 108 первого конца питьевого канала 102 и может с него сниматься, в то время как участок 110 второго конца питьевого канала 102 соединен с крышкой 94. По периферической кромке 15 на мембране 92 предусмотрен выступающий в осевом направлении гибкий кольцевой участок 112, который обладает эластичностью и может сжиматься в осевом направлении. При этом осевое сжатие заставляет кольцевой участок 112 изгибаться радиально, в наружном направлении. Кольцевой участок 112 задает также расстояние между мембраной 92 и перегородкой 8, которое определяет камеру 114 всасывания клапанного устройства. Указанное сжатие вызывается заданным пониженным давлением Р2 в камере 114 всасывания, после снятия которого гибкий кольцевой участок 112 выпрямляется в осевом направлении. Чтобы обеспечить осевую упругость, кольцевой участок 112 по его окружности можно снабдить ориентированными в осевом направлении упругими, гибкими ребрами 116 (см. фиг.5а-5b). Такие ребра 116 служат для создания определенного сопротивления осевому сжатию мембраны 92, при этом ребра 116 обладают гибкостью в радиальном направлении. После сжатия упругие ребра 116 распрямляют кольцевой участок 112 в осевом направлении.
Как уже упоминалось, на фигурах 5а-12b показаны также различные типы укупоривающих (запирающих) элементов и различные типы штоков, жестко присоединенных к выпускному отверстию 52 мембраны 92. За исключением фиг.6а-6b, на остальных фигурах показан только один шток, расположенный в выпускном отверстии 52.
На фиг.5а-5b, фиг.9а-9b, фиг.10 и фиг.12а-12b выпускное отверстие 52 снабжено штоком 118, который имеет крестообразное поперечное сечение и который прикреплен к стенке мембраны вокруг отверстия 52, при этом форма штока 118 позволяет жидкости беспрепятственно протекать через выпускное отверстие 52.
На фиг.5а-5b и фиг.10 свободный конец штока 118 оснащен плоской клапанной головкой 120, которая по своей окружности имеет гибкое конусообразное уплотнение 122. На фиг.5а и фиг.10 клапан изображен в закрытом положении, в то время как на фиг.5b клапан показан в открытом положении, в котором кольцевой участок 112 сжат, а ребра 116 изогнуты радиально в направлении продольной оси 11.
На фиг.9а-9b свободный конец штока 118 оснащен клапанной головкой 124 в форме пробки, которая, когда клапан закрыт, плотно прилегает к кольцевому уплотнению 126, сформированному на окружности отверстия 10 перегородки 8 (фиг.9а). Когда клапан открыт, шток 118 и клапанная головка 124 задвинуты в питьевой контейнер 2 (фиг.9b).
На фиг.12а-12b свободный конец штока 118 снабжен острием 128. В то же время перегородка 8 выполнена так, что на ней имеется зона 130 упругой деформации, расположенная напротив острия 128. Зона 130 упругой деформации состоит из полностью или частично сквозных прорезей 132, выполненных в виде креста 134 в перегородке 8, причем крест 134 выступает в сторону питьевого контейнера 2. Клапан открывается, когда со стороны мембраны 92 на острие 128 штока передается открывающее усилие F1, раздвигающее прорези 132 (см. фиг.12b). Когда действие усилия F1 прекращается, стенки прорезей 132 за счет упругости смыкаются друг с другом (см. фиг.12а).
На фиг.7а-7b выпускное отверстие 52 снабжено трубчатым штоком 136, в стенке которого предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие 138, позволяющее жидкости перетекать между питьевым контейнером 2 и питьевым каналом 102 и двигаться в направлении камеры 114 всасывания. На своем свободном конце шток 136 оснащен плоской клапанной головкой 120 с кольцевым уплотнением 122. На фиг.7а и фиг.7b клапан показан соответственно в закрытом и открытом положениях.
На фиг.8а-8b выпускное отверстие 52 также снабжено штоком 140, имеющим крестообразное поперечное сечение и прикрепленным к стенке мембраны посредством радиальных ребер 54. Свободный конец штока 140 оснащен острием 142, которое через отверстие 10 перегородки 8 выступает в сторону витков 144 спирали, закрывающей отверстие 10, причем витки 144 спирали образуют укупоривающий элемент клапана. В витках 144 создано предварительное напряжение, и, когда витки находятся в неактивном состоянии, они плотно прилегают друг к другу, обеспечивая герметичность (см. фиг.8а). Когда для приведения мембраны 92 в действие к камере 114 всасывания прикладывается пониженное давление Р2, острие 142 штока надавливает в осевом направлении на центральный участок витков 144 спирали. В результате витки 144 раздвигаются и подаются в направлении питьевого контейнера 2, так что клапан открывается, выпуская жидкость (см. фиг.8b). Желательно, чтобы витки 144 спирали формировались как часть перегородки 8.
На фиг.11а-11b показан также шток 146, прикрепленный к стенке мембраны посредством радиальных ребер 54. Средняя часть отдельного эксцентрически расположенного откидного уплотнения 148 соединена с опорным выступом 150 на внутренней стороне 30 перегородки 8 и может с этого выступа сниматься. В закрытом положении клапана первый наружный сегмент 152 уплотнения 148 закрывает отверстие 10 перегородки 8 (см. фиг.11а). Клапан открывается, когда шток 146 отгибает сегмент 152 уплотнения в направлении питьевого контейнера 2 (см. фиг.11b).
На фиг.6а-6b показана средняя часть такого же съемного откидного уплотнения 148, соединенного с опорным выступом 150 на внутренней стороне 30 перегородки 8. Однако опорный выступ 150 совмещен с осью 11. Кроме того, перегородка 8 выполнена с двумя отверстиями 10, 10', причем оба отверстия закрываются откидным уплотнением 148. Отверстие 10 закрывается первым наружным сегментом 152 уплотнения, в то время как противоположный, второй наружный сегмент 154 уплотнения закрывает отверстие 10'. Первый шток 156 и второй шток 158 присоединены к внутренней стороне 22 мембраны 92 и расположены вокруг выпускного отверстия 52. Штоки 156, 158 проходят соответственно через отверстия 10, 10' перегородки и имеют различную длину. При воздействии на мембрану 92 с целью открытия клапана первый, более длинный шток 156 вначале входит в контакт с первым сегментом 152 уплотнения и смещает его, тем самым инициируя истечение жидкости через отверстие 10. При дальнейшем осевом перемещении мембраны 92 на открытие клапана второй, более короткий шток 158 также входит в контакт со вторым сегментом 154 уплотнения и смещает его. При этом клапан открывается ступенчато и постепенно, что может оказаться особенно полезным, когда давление Р3 в питьевом контейнере 2 велико.
На фиг.13а-18с показаны варианты осуществления изобретения, в которых, в отличие от ранее рассмотренных, мембране клапанного устройства придана форма питьевого рыльца, охватывающего центральный питьевой канал. На фиг.5а-12b этими компонентами оснащена крышка 94. Более того, на фиг.13а-15е указанная перегородка 8 совпадает с торцевой стенкой колпачка 6, в то время как на фиг.16а-18с перегородка 8 образует часть питьевого контейнера 2.
На фиг.13а-18 мембрана сформирована вместе с центральным коротким патрубком, ориентированным вдоль ее оси. Данный патрубок образует наружный питьевой канал и определяет питьевое отверстие мембраны, при этом часть патрубка с одного конца неподвижно прикреплена к верхней части мембраны. Кроме того, по форме мембрана выполнена в виде питьевого рыльца, которое окружает патрубок мембраны, а сама мембрана по своей окружности герметично соединена с перегородкой 8. Тем самым мембрана определяет камеру всасывания, внутрь которой выступает патрубок мембраны. На всех этих фигурах участок свободного конца патрубка мембраны соединяется с крестообразным штоком 118, так что обеспечивается возможность свободного протекания жидкости. Шток 118 пропущен через отверстие 10 перегородки 8, при этом свободный конец штока 118 оснащен клапанной головкой 120 с кольцевым уплотнением 122.
На фиг.13а-14 мембрана 160 сформирована вместе с наружным, цилиндрическим питьевым рыльцем 162, окружающим центральный, выступающий в осевом направлении патрубок 164 мембраны, к которому прикреплен крестообразный шток 118, так что обеспечивается возможность свободного протекания жидкости. Мембрана 160 также оснащена гибким кольцевым участком 166, который выступает в осевом направлении, соединяясь с питьевым рыльцем 162 через радиально выступающий участок 167 мембраны, и который герметически соединяется с колпачком 6 посредством защелки 99. Тем самым мембрана 160 определяет камеру 168 всасывания. Конструкция кольцевого участка 166 обеспечивает его упругость и возможность осевого сжатия, при этом во время осевого сжатия кольцевой участок 166 изгибается радиально в направлении продольной оси 11. Благодаря этому клапан открывается и выпускает жидкость. Чтобы предотвратить случайное включение клапанного устройства, кольцевой участок 166 снабжен ориентированными в осевом направлении упругими, гибкими ребрами 170, расположенными по его окружности (см. фиг.13а). Когда в камеру 168 всасывания подается пониженное давление Р2, ребра 170 оказывают определенное сопротивление осевому сжатию, но незначительное сопротивление радиальному изгибу вовнутрь.
Каждое ребро 170 состоит из двух реберных элементов 170а, 170b, ориентированных вдоль оси, причем их соседние торцевые поверхности, соответственно, 170а', 170b', имеют сопряженную форму и вместе поворачиваются относительно дальнего от оси 11 ребра (см. фиг.13а'). Таким образом, конструкция реберных элементов 170а, 170b обеспечивает блокировку, когда клапанное устройство не задействовано, и кольцевой участок 166 вытянут в осевом направлении. При активировании и сжатии кольцевого участка 166, элементы 170а, 170b складываются радиально, поворачиваясь относительно указанного ребра, см. фиг.13b. Увеличенный фрагмент этого сечения показан на фиг.13b'. На фиг.14 кольцевой участок 166 окружен концентрическим защитным кожухом 172, который связан с колпачком 6 и который выполнен из материала, обеспечивающего жесткость. Защитный кожух 172 может быть также выполнен в виде отдельного защитного кольца (на фигурах не показано), которое является съемным и располагается вокруг кольцевого участка 166 мембраны 160.
Фигуры 15а-16с также изображают примеры вариантов осуществления изобретения, в которых мембране клапанного устройства придана форма питьевого рыльца, окружающего центральный питьевой канал. Однако здесь мембрана не снабжена гибким кольцевым участком 166, ориентированным в осевом направлении.
На фиг.15а-15е перегородка 8 совпадает с торцевой стенкой колпачка 6, а мембрана прикреплена непосредственно к перегородке 8, например, путем приклеивания или термообработки. На фиг.16а-16с перегородка 8 образует часть питьевого контейнера 2, при этом мембрана герметично прикреплена к перегородке 8 питьевого контейнера 2 посредством защелки 99.
Мембрана сформирована вместе с центральным, ориентированным в осевом направлении коротким патрубком, который образует обращенный наружу питьевой канал, определяющий питьевое отверстие мембраны, причем участок одного конца патрубка неподвижно прикреплен к верхней части мембраны. Таким образом, мембрана определяет камеру всасывания, внутрь которой выступает патрубок мембраны. На фиг.15а-15с участок свободного конца патрубка мембраны также присоединен к указанному крестообразному штоку 118 таким образом, что обеспечивается возможность сквозного протекания жидкости. При этом шток 118 пропущен через отверстие 10 перегородки 8 и оснащен клапанной головкой 120 с кольцевым уплотнением 122, предназначенным для закрывания отверстия 10.
На фиг.15а-15с показана мембрана 174, сформированная вместе с центральным, выступающим питьевым рыльцем 176, которое через гибкий наклонный участок 178 мембраны герметично прикреплено к перегородке 8 колпачка 6. Питьевое рыльце 176 окружает центральный, выступающий в осевом направлении патрубок 179 мембраны, к которому крестообразный шток 118 и клапанная головка 120 прикреплены таким образом, что обеспечивается возможность сквозного протекания жидкости. За счет этого мембрана 174 определяет камеру 180 всасывания. При воздействии давления на мембрану 174 гибкий участок 178 мембраны, благодаря своей эластичности, должен перемещаться в осевом направлении. Когда клапанная головка 120 штока 118 прижата к перегородке 8, упругость мембраны 174 может также быть использована для ее предварительного напряжения и герметичного поджатия мембраны к перегородке 8. На фиг.15с клапан изображен в открытом положении.
На фиг.15а показана мембрана 174, которая закрыта и окружена защитным наконечником 182, с помощью которого предотвращается случайное приведение в действие или загрязнение мембраны 174. Посредством защелки 99 наконечник 182 герметично соединяется с колпачком 6.
На фиг.15d-15e показан патрубок 179 мембраны, снабженный упругими радиальными створками 186, расположенными по окружности его внутреннего канала. Конструкция створок 186 такова, что, когда клапанное устройство не задействовано, свободные концы створок прижаты друг к другу, закрывая канал. С другой стороны, когда к камере 180 всасывания прикладывается пониженное давление Р2, створки 186 изгибаются в наружном направлении и открываются в направлении выпуска жидкости. Створки 186 препятствуют вытеканию жидкости, когда клапанное устройство не задействовано. Створки 186 могут также образовывать однонаправленное дроссельное устройство, благодаря которому после того, как пользователь прекратит отсасывание жидкости из питьевого контейнера 2, в камере 180 всасывания в течение некоторого времени будет поддерживаться пониженное давление Р2. Таким образом, клапан может какое-то время удерживаться открытым, так что воздух постепенно допускается в питьевой контейнер 2. Тем самым клапанное устройство освобождается от оставшейся в нем жидкости. Створки 186 также препятствуют попаданию в клапанное устройство и питьевой контейнер 2 посторонних предметов, например насекомых. На фиг.15е клапан показан в открытом положении.
На фиг.16а-16с показана мембрана 188, которая также сформирована вместе с центральным, выступающим питьевым рыльцем 176, расположенным вокруг центрального, выступающего в осевом направлении патрубка 179 мембраны. К патрубку 179 прикрепляются крестообразный шток 118 с клапанной головкой 120 таким образом, что обеспечивается возможность сквозного протекания жидкости. При помощи защелки 99 мембрана 188 герметично соединяется с перегородкой 8 питьевого контейнера 2. Таким образом, мембрана 188 определяет камеру 190 всасывания. На мембране 188 также предусмотрен наклонный участок 192. Кроме того, участок 192 мембраны снабжен несколькими концентрическими, кольцевыми складками гофра 194, которые обеспечивают эластичность мембраны 188 при ее перемещении.
В варианте по фиг.16b-16с клапанное устройство связано с перегородкой, выполненной в виде завернутого вовнутрь участка 196 стенки питьевого контейнера 2. На фиг.16b устройство показано утопленным в питьевой контейнер 2, при этом завернутый вовнутрь участок 196 стенки с целью защиты запечатан диском 198. На фиг.16с участок 196 стенки показан в вывернутом положении, после того как был снят запечатывающий диск 198.
На фиг.17а-18с показана мембрана 200, которая по краю 15 своей окружности снабжена несколькими концентрическими кольцевыми складками гофра 202. Складки гофра 202 ориентированы в осевом направлении, благодаря этому конструкция мембраны пружинит вдоль оси подобно сильфону. Мембрана 200 напоминает мембрану 188, показанную на фиг.16а-16с, тем, что она оснащена центральным, направленным вдоль оси патрубком 179 мембраны, к которому прикрепляется крестообразный шток 118 с клапанной головкой 120 таким образом, что обеспечивается возможность сквозного протекания жидкости. Мембрана 200 также снабжена выступающим по центру питьевым рыльцем 204, окружающим патрубок 179 мембраны. Однако благодаря идущим в осевом направлении складкам гофра 202 питьевое рыльце 204 имеет несколько иную форму, нежели питьевое рыльце 176, соответствующее варианту по фиг.16а-16с. Посредством защелки 99 мембрана 200 герметично крепится к наружной стороне 96 перегородки 8, которая выполнена в форме завернутого вовнутрь участка 196 стенки питьевого контейнера 2 (см. фиг.16b-16с). Таким образом, мембрана 200 определяет камеру 206 всасывания.
На фиг.17а клапанное устройство показано утопленным в питьевой контейнер, при этом завернутый вовнутрь участок 196 стенки с целью защиты запечатан диском 198, а складки гофра 202 мембраны сжаты за счет диска 198. Благодаря этому сжатию клапан установлен в открытое положение. На фиг.17b клапан показан в закрытом положении, после того как снят запечатывающий диск 198 и гофр 202 мембраны распрямился в осевом направлении. В противоположность ранее приведенным конструктивным схемам, на фиг.17с изображена перегородка, выполненная в форме завернутого вовнутрь участка 208 стенки, прикрепленного к наружной стороне 96 питьевого контейнера 2.
На фиг.18а-18с клапанное устройство, соответствующее фиг.17а-17с, и завернутый вовнутрь участок 208 стенки, соответствующий фиг.17с, собраны на наружной стороне 96 питьевого контейнера 2, который представляет собой, например, картонный стакан, заполненный пастеризованной жидкостью. Помимо этого, в области 209 стенки питьевого контейнера 2, расположенной вблизи оси 11 устройства, напротив клапанной головки 120, выполнена неполная кольцевая перфорация 210 (см. фиг.18а). Защитный запечатывающий диск 212, оснащенный срабатывающим от нажима индикаторным устройством 214, расположенным напротив питьевого рыльца 204, закрывает клапанное устройство и завернутый вовнутрь участок 208 стенки. Чтобы открыть питьевой контейнер 2, пользователь может надавить пальцем 216 на диск 212 и на его индикаторное устройство 214. В результате шток 118 мембраны прижимается к указанной области 209 стенки питьевого контейнера 2 так, что область 209 стенки прорывается по перфорации 210 и заталкивается в питьевой контейнер 2 (см. фиг.18b). Одновременно деформируется индикаторное устройство 214, так что на нем остается след, указывающий на то, что питьевой контейнер 2 открыт. Затем снимают диск 212, посредством чего клапанное устройство устанавливается в закрытое положение и становится готовым к использованию (см. фиг.18с).
На фиг.19а-19с показан колпачок 6, оснащенный концентрической перегородкой 218. Перегородка 218 выполнена с опущенной средней частью 220, снабженной центральным отверстием 10, ось которого совпадает с осью колпачка. Мембрана 222 также выполнена с опущенной средней частью 224, которая входит в опущенную среднюю часть 220 перегородки 218. Мембрана 222 располагается на некотором расстоянии от перегородки 218, так что между ними имеется камера 226 всасывания. Наружная, переворачиваемая крышка 228 и мембрана 222 вместе герметично установлены в наружном кожухе 230 колпачка 6 и могут сниматься. Крышка 228 снабжена дренажным отверстием 74. Кроме того, средняя часть крышки 228 выполнена с выступающим в осевом направлении питьевым рыльцем 232, которое садится в опущенную среднюю часть 224 мембраны 222. Рыльце 232 снабжено образующим питьевое отверстие 234 питьевым каналом, который проходит вдоль оси рыльца, причем один его конец оснащен вскрываемым запечатывающим диском 236. Мембрана 222 выполнена с ориентированным в осевом направлении коротким патрубком 238 мембраны, который выступает вдоль оси из выпускного отверстия 52 мембраны 222 в сторону, противоположную камере 226 всасывания, и который, таким образом, заходит в питьевое отверстие 234 рыльца 232.
Описанное расположение соответствует транспортировочному положению крышки 228 или ее положению при хранении (фиг.19а), когда запечатывающий диск 236 не взломан и закрывает выходное отверстие 239 патрубка 238 мембраны. Крышка 228 также снабжена кольцом 240 для захвата, которое в этом положении выступает из крышки 228. Посредством кольца крышку 228 можно вытащить из кожуха 230, затем перевернуть и вставить обратно на свое рабочее место в кожух 230. В рабочем положении питьевое отверстие 234 питьевого рыльца 232 располагается так, что закрывает и окружает наружную часть патрубка 238 мембраны. Вследствие этого запечатывающий диск 236 прорывается и остается в виде скользящей уплотнительной прокладки, окружая патрубок 238 мембраны (см. фиг.19b), и таким образом приводное устройство оказывается подготовленным для работы.
В этом положении наружная камера 242 между мембраной 222 и крышкой 228 также существует, причем давление в камере 242 может быть уравнено с наружным давлением Р1 через дренажное отверстие 74 крышки 228. Патрубок 238 мембраны также соединяется с крестообразным штоком 244, который пропущен через отверстие 10 в перегородке 218 и имеет форму, обеспечивающую возможность сквозного протекания жидкости. На своем свободном конце шток 244 оснащен клапанной головкой 120 с кольцевым уплотнением 122. На фиг.19с клапанное устройство показано в открытом положении.
На фиг.20а-26с показаны следующие варианты осуществления клапанного устройства, соответствующего настоящему изобретению, в которых мембрана выполнена в форме меха, концентрично охватывающего указанную продольную ось 11 и ориентированного вдоль нее. Конструкция меха такова, что на его первом конце имеется участок, который герметично соединен с наружной стороной перегородки между клапанным устройством и жидкостью в питьевом контейнере 2. При этом мембрана жестко связана с укупоривающим элементом, который открывает или закрывает выпуск жидкости. Противоположный по оси участок на втором конце мембраны выполнен в форме питьевого отверстия. Между участками первого и второго конца мех определяет собой питьевой канал, а внутренняя полость меха образует камеру всасывания. В конструкции меха предусмотрены гибкие зоны, которые обладают способностью сокращаться в размерах в направлении длины окружности и радиально. За счет связующих элементов сокращение меха преобразуется в усилие F1, которое открывает клапан.
На фиг.20а-20с, фиг.22а-22с, фиг.23 и фиг.25 показан мех 246 мембраны, который расположен концентрично оси и ориентирован вдоль нее. По своей окружности мех 246 снабжен вытянутыми в направлении оси складками гофра 248, которые усиливают мех 246 в осевом направлении. Помимо этого, мех 246 мембраны укреплен направленными вдоль оси ребрами 250, передающими усилия. За счет складок гофра 248 мех 246 можно сокращать в размерах как вдоль окружности, так и в радиальном направлении. Чтобы иметь возможность радиального сокращения, по окружности меха 246 сформированы: наружная зона 252 свободного изгиба, средняя зона 254 свободного изгиба и внутренняя зона 256 свободного изгиба. Ребра 250 связаны вместе через среднюю зону 254 свободного изгиба. Внутренняя зона 256 свободного изгиба располагается на участке 258 первого конца меха 246. Зона 256 свободного изгиба в приведенных вариантах осуществления изобретения образует край 15 окружности меха 246 мембраны, который связывается с отверстием 10 перегородки 8. Наружная зона 252 свободного изгиба располагается на противоположном по оси участке 260 второго конца меха 246, образуя там питьевое отверстие 262. Внутренняя полость меха 246 образует камеру 264 всасывания. При подаче в камеру 264 всасывания пониженного давления Р2 мех 246 сокращается и удлиняется в осевом направлении, вследствие чего создается осевое усилие F1, открывающее клапан.
На фиг.20а-20с участок 258 первого конца меха 246 мембраны снабжен круговой гибкой уплотнительной кромкой 266, которая соединяет край 15 окружности указанной мембраны с отверстием 10 в перегородке 8 колпачка 6, при этом уплотнительная кромка 266 располагается на наружной стороне 96 перегородки 8 и окружает отверстие 10, герметично закрывая его. Концевой участок 258 также соединен с полым штоком 268, содержащим отверстия 270, выполненные таким образом, чтобы обеспечивалась возможность сквозного протекания жидкости. На своем свободном конце шток 268 снабжен конусной клапанной головкой 272, которая позволяет закрывать отверстие 10 в перегородке (см. фиг.20b). Для соединения с мехом 246 мембраны могут быть использованы также и другие типы штоков и клапанных головок. Участок 260 второго конца неподвижно зафиксирован относительно перегородки 8, так что во время сокращения мех удлиняется в осевом направлении в сторону отверстия 10, тем самым толкая клапанную головку в положение открывания клапана (фиг.20с). Концевой участок 260 прикрепляется к перегородке 8 посредством концентричного, жесткого кожуха 274, расположенного вокруг меха 246. Один конец кожуха 274 присоединяется к концевому участку 260, в то время как его другой конец герметично крепится к присоединительному участку 276 наружного кожуха 278 колпачка. Мех 246 и кожух 274 определяют наружную камеру 280, которая через дренажное отверстие 282 в кожухе 274 сообщается с наружным воздухом с давлением Р1. На фиг.20а кожух 274 и мех 246 окружены защитным наконечником 284, который с наружной стороны кожуха 278 колпачка крепится к еще одному присоединительному участку 286.
На фиг.21 показан мех 288 мембраны, напоминающий ранее рассмотренный мех 246. За счет ориентированных в направлении оси упругих ребер 290 мех 288 мембраны имеет криволинейную форму в осевом направлении, так что средняя зона свободного изгиба меха 288 оказывается лишней. Мех 288 также размещен в наружном кожухе 278 колпачка и окружен кожухом 274.
На фиг.22а-22с мех 246 также окружен концентрическим и жестким кожухом 292, имеющим форму, несколько отличающуюся от формы кожуха 274, соответствующего фиг.20. Этот кожух 292 также герметично прикрепляется к присоединительному участку 276 кожуха 278 колпачка. Кожух 292 снабжен дренажным отверстием 282 и определяет наружную камеру 294. На данных фигурах участок 258 первого конца меха 246 мембраны заканчивается носком в форме сходящейся к вершине 296 конической поверхности (см. фиг.22а). На вершине 296 имеются продольные закрываемые разрезы 298, которые исходят из указанной внутренней зоны 256 свободного изгиба на участке 258 первого конца меха 246.
Под влиянием пониженного давления Р2 и осевого усилия F1 вершина 292 конуса подвергается действию крутящих моментов, стремящихся раскрыть носок, в силу чего разрезы 298 раздвигаются (см. фиг.22b). Таким образом, вершина 296 конуса и ее разрезы 298 образуют укупоривающий элемент клапана. Участок 258 первого конца снабжен круговой гибкой уплотнительной кромкой 302, которая герметично закрепляется вокруг отверстия 10 и может сниматься. Однако в данном варианте осуществления изобретения уплотнительная кромка 302 прилегает к внутренней стороне 30 перегородки 8 колпачка 6. Таким образом, когда мех 246 сжат, а носок раскрыт, между отверстием 10 перегородки и носком образуется отверстие 304 для входа воздуха (см. фиг.22с). При закрытии носка уплотнительная кромка 302 снова плотно прижмется к перегородке 8, закрывая таким образом отверстие 304 для входа воздуха.
На фиг.23 показаны мех 246 и вершина 296 конуса, соответствующие фиг.22. В этом варианте осуществления изобретения участок 258 первого конца снабжен более широкой круговой гибкой уплотнительной кромкой 306. Участок 260 второго конца присоединен к концентрическому жесткому кожуху 308, который на своем свободном конце снабжен радиальным фланцем 310. Фланец 310 благодаря этому образует перегородку между мехом 246 и питьевым контейнером 2. Фланец 310 закреплен вокруг более широкого отверстия 312 питьевого контейнера 2, при этом уплотнительная кромка 306 плотно прилегает к внутренней стороне 30 фланца 310 и является съемной. Кожух 308 снабжен также дренажным отверстием 282 и определяет наружную камеру 314.
На фиг.25 показан альтернативный вариант осуществления меха 246 мембраны, согласно которому участок 258 первого конца меха оснащен соединительной втулкой 316, которая садится на выпускной патрубок 318 клапана аэрозольного баллончика 320. При приведении в действие меха 246 патрубок 318 проталкивается вдоль оси в баллончик 320, открывая клапан для выпуска жидкости. Окружающий кожух 322 с дренажным отверстием 282 определяет наружную камеру 324 между мехом 246 и кожухом 322, при этом кожух 322 своим свободным концом герметично крепится к аэрозольному баллончику 320 посредством защелки 99.
На фиг.24а-24b показаны кожух 308, фланец 310 и отверстие 312 питьевого контейнера 2, соответствующие фиг.23. Однако в данном варианте осуществления изобретения используется мембрана в виде гибкого меха 326 без гофрирования. На участке 258 своего первого конца мех 326 также завершается конусом с вершиной 328, который снабжен продольными закрываемыми разрезами 330. Разрезы 330 образуют крест 332 (см. фиг.24а'-24b', на которых показаны радиальные сечения клапанного устройства). Между разрезами 330 внутренняя сторона конуса с вершиной 328 оснащена радиальными ребрами 334 треугольной формы, которые сходятся в вершине 328 конуса. Противоположными (относительно продольной оси) углами своих треугольников ребра 334 закреплены в концентрической средней зоне 336 свободного изгиба меха 326 мембраны.
В точках, соответствующих промежуточным углам треугольников ребер 334, наружная сторона меха 326 оснащена круговой гибкой уплотнительной кромкой 338, которая плотно прилегает к фланцу 310 и может сниматься. Между зоной 336 свободного изгиба и участком 260 второго конца мех 326 выполнен в виде гладкой мембранной стенки 340, которая в неактивном состоянии располагается параллельно продольной оси 11 (см. фиг.24а). Мех 326 окружает внутреннюю камеру 342 всасывания, в то время как кожух 308 определяет наружную камеру 344, сообщающуюся через дренажное отверстие 282 с наружным воздухом с давлением Р1. Когда к камере 342 прикладывается пониженное давление Р2, мех 326 сокращается в радиальном направлении (см. фиг.24b). Тем самым, к конусу с вершиной 328 прикладываются крутящие моменты, стремящиеся раскрыть носок, заставляя раздвинуться разрезы 330 (см. фиг.24b'), вследствие чего клапан открывается.
На фиг.26а-26с показан мех 346 мембраны, образованный двумя полимерными пленками или пленками 348, 350 с полимерным покрытием, которые сварены друг с другом и снабжены продольными элементами 352 жесткости. Элементы 352 жесткости могут состоять из продольных связующих элементов или связующих складок гофра в пленках 348, 350. Участок 354 первого конца меха 346 выполнен со сходящимся носком, который образует разжимное кольцо 356 мембраны. Кольцо 356 выступает из внутренней зоны 358 свободного изгиба участка 354 первого конца меха 346 и образует укупоривающий элемент клапана. В данном варианте клапана зона 358 свободного изгиба образует круговой край 15 меха 346 мембраны, который сливается с разжимным кольцом 356 мембраны. Кольцо 356 мембраны снабжено также кольцевым воротником 360, который соединяется с питьевым контейнером 2 и образует тем самым перегородку между мехом 346 и контейнером 2. Противоположному по оси участку 362 второго конца меха 346 придана форма питьевого отверстия 364. Первоначально запечатывающий элемент 366 закрывает питьевое отверстие 364 (см. фиг.26а-26b, на которых показаны два различных вида питьевого контейнера 2). Чтобы получить доступ к клапанному устройству и к жидкости, находящейся внутри контейнера 2, запечатывающий элемент 366 отрывают. Тем самым открывается питьевое отверстие 364, так что обеспечивается доступ к камере 368 всасывания, которую определяет мех 346. При приложении пониженного давления Р2 к камере 368 всасывания мех 346 сокращается в радиальном направлении, вследствие чего крутящие моменты, стремящиеся раскрыть носок, разжимают кольцо 356 мембраны в радиальном направлении и открывают его (фиг.26с).
На фиг.27а-27е показан еще один вариант осуществления клапанного устройства, в котором клапанное устройство, соответствующее настоящему изобретению, помещено в концентрическую и закрытую чашку 370, снабженную радиальным впускным патрубком 372 и диаметрально противоположным радиальным выпускным патрубком 374. Впускной патрубок 372 может быть соединен с питьевой соломинкой 376, в то время как выпускной патрубок 374 может быть выполнен в форме питьевого рыльца 378 (см. фиг.27е). Как вариант, впускной патрубок 372 может быть оснащен нарезкой 379 (см. фиг.27d), с помощью которой его можно ввинчивать в мягкий питьевой контейнер, например, в картонный стакан или питьевой мешок (не показаны). За счет этого чашка 370 может соединяться с питьевым контейнером 2 и отделяться от него.
Впускной патрубок 372 и выпускной патрубок 374 соединяются соответственно с входной камерой 380 и выходной камерой 382, причем обе камеры располагаются в закрытой чашке 370. Эти две камеры 380, 382 располагаются рядом друг с другом и разделены стенкой 384, которая направлена вдоль оси чашки. Стенка 384 чашки наглядно показана в сечении на фиг.27а (см. также фиг.27b, на которой показана линия сечения 27а-27а камер 380, 382).
Кроме того, чашка 370 снабжена радиальной перегородкой 386, отделяющей камеры 380, 382 от плоской мембраны 388, расположенной на наружной стороне 96 перегородки 386. Мембрана 388 по своей периферической кромке 392 снабжена кольцевыми складками гофра 390. Кроме того, мембрана 388 герметично соединена с перегородкой 386 и расположена от нее на некотором расстоянии, за счет чего между этими двумя элементами образована камера 394 всасывания. Наружная крышка 396 герметично закрывает мембрану 388, охватывая ее. Крышка 396 располагается на некотором расстоянии от мембраны 388, определяя наружную камеру 398, сообщающуюся через дренажное отверстие 74 в крышке 396 с наружным воздухом с давлением Р1. Перегородка 386 снабжена центральным отверстием 10, соединяющим указанную входную камеру 380 с камерой 394 всасывания. Помимо этого, перегородка 386 снабжена эксцентрически расположенным питьевым отверстием 400, которое выдается в наружном направлении и соединяет камеру 394 всасывания с выходной камерой 382 (см. фиг.27b-27е).
В своей центральной части мембрана 388 выполнена с осевым выступом 402, проходящим через центральное отверстие 10 перегородки 386. Напротив отверстия 10 выступ 402 мембраны имеет зауженный средний участок 404, а на своем свободном конце выступ 402 мембраны выполнен в виде расширенного буртика 406, который может плотно садиться на внутреннюю сторону (поверхность) 30 перегородки 386. За счет этого выступ 402 мембраны работает и в качестве штока клапана, и в качестве клапанной головки. На фиг.27с мембрана 388 показана в активном состоянии, когда к камере 394 всасывания приложено пониженное давление Р2. По этой причине выступ 402 мембраны смещен в осевом направлении во входную камеру 380, т.е. открыт проход для выпуска жидкости, в том числе через эксцентрическое питьевое отверстие 400.
1. Клапанное устройство для питьевого контейнера, в котором клапан в положении пользования связан, по меньшей мере, с одним отверстием в разделительной перегородке питьевого контейнера, являющейся либо частью питьевого контейнера, либо частью герметично соединенного с ним колпачка, при этом клапан выполнен с возможностью открывать и прекращать истечение жидкости из питьевого контейнера через питьевое отверстие, расположенное за клапаном по направлению течения жидкости, и содержит подвижный приводной элемент, который соединен с укупоривающим элементом, а укупоривающий элемент выполнен реагирующим на давление и способным перемещать укупоривающий элемент в открытое положение для выпуска жидкости, отличающееся тем, что давление на приводном элементе уравнено с давлением (Р1) снаружи питьевого контейнера, а приводной элемент способен открывать выпуск жидкости, когда давление (Р2) в питьевом отверстии оказывается на заданную величину ниже наружного давления (Р1), так что результирующее разностное давление (Р1-Р2) создает открывающее клапан усилие (F1), способное переместить приводной элемент.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный приводной элемент содержит подвижную мембрану, которая расположена вокруг оси с наружной стороны указанной перегородки и выполнена с периферической кромкой, которая в положении пользования окружает указанное, по меньшей мере, одно отверстие в перегородке с образованием между мембраной и перегородкой камеры всасывания, причем мембрана соединена, по меньшей мере, через один связующий элемент с указанным укупоривающим элементом для передачи осевого усилия (F1), открывающего клапан, при этом в положении пользования сторона камеры всасывания, расположенная ниже по направлению течения жидкости, герметично соединена с питьевым отверстием.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что мембрана снабжена, по меньшей мере, одной гибкой зоной, которая при движении мембраны обладает эластичностью.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что гибкая зона состоит из, по меньшей мере, одной концентрической кольцевой складки гофра мембраны, расположенной между осью и периферической кромкой мембраны.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна складка гофра мембраны выполнена на периферической кромке мембраны и ориентирована в осевом направлении с приданием за счет этого мембране эластичности в осевом направлении подобно меху.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что мембрана имеет плоскую форму, по меньшей мере, со своей внутренней стороны и расположена перпендикулярно оси.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что мембрана на своей периферийной кромке снабжена выступающим в осевом направлении гибким кольцевым участком, который выполнен эластичным в осевом направлении.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что кольцевой участок по своей окружности снабжен ориентированными в осевом направлении упругими, гибкими ребрами, выполненными с возможностью оказывать сопротивление осевому сжатию, проявляя гибкость в радиальном направлении.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что ребро состоит из двух реберных элементов, ориентированных вдоль оси, причем их соседние торцевые поверхности имеют сопряженную форму и выполнены совместно поворачивающимися, каждая относительно своей радиально дальней стороны, причем реберные элементы выполнены с возможностью блокировки, когда клапанное устройство не задействовано, а при воздействии разностного давления (Р1-Р2) они складываются радиально, поворачиваясь относительно указанного ребра.
10. Устройство по любому из пп.2-9, отличающееся тем, что мембрана выполнена с жестким осевым выступом, проходящим через отверстие в перегородке и действующим в качестве штока клапана, при этом выступ мембраны имеет зауженный средний участок, расположенный напротив отверстия в перегородке, и выполнен на своем свободном конце в виде расширенного буртика, который может плотно садиться на внутреннюю сторону перегородки, при этом выступ мембраны благодаря своей форме составляет головку клапана.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в указанной разделительной перегородке расположено и отверстие для укупоривающего элемента клапана, и питьевое отверстие, причем отверстие для укупоривающего элемента с внутренней стороны перегородки соединено с впускным патрубком, который присоединяется к питьевому контейнеру и является съемным, в то время как питьевое отверстие с внутренней стороны перегородки соединено с выпускным патрубком.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что впускной патрубок соединен с входной камерой, а выпускной патрубок соединен с выходной камерой, при этом входная камера и выходная камера расположены рядом друг с другом внутри закрытой чашки и разделены стенкой, направленной вдоль оси чашки.
13. Устройство по п.3, отличающееся тем, что мембрана выполнена в форме меха, концентрично охватывающего продольную ось и ориентированного вдоль нее, причем на первом конце меха имеется участок, который связан с отверстием в перегородке и соединен с укупоривающим элементом, противоположный по оси участок его второго конца выполнен в форме питьевого отверстия, мех имеет внутреннюю полость, образующую камеру всасывания, и обладает способностью сокращаться в размерах в направлении длины окружности и в радиальном направлении за счет своих гибких зон, при этом сокращение меха, по меньшей мере, через один связующий элемент преобразуется в открывающее клапан усилие (F1), действующее вдоль оси.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что мех по своей окружности снабжен вытянутыми в направлении оси складками гофра, обеспечивающими возможность сокращения меха в размерах как вдоль окружности, так и в радиальном направлении, при этом складки гофра также усиливают мех в осевом направлении.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что мех снабжен направленными вдоль оси ребрами, осуществляющими передачу усилий.
16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что мех снабжен направленными вдоль оси ребрами, осуществляющими передачу усилий.
17. Устройство по любому из пп.13-16, отличающееся тем, что участок первого конца меха заканчивается закрываемым коническим носком, связан с концентрической кольцевой зоной свободного изгиба меха и может поворачиваться относительно этой зоны, причем когда носок находится под влиянием указанного усилия (F1), он подвергается действию крутящих моментов, стремящихся его раскрыть, и тем самым образует укупоривающий элемент клапана.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что носок сформирован стенками устья меха, которые сходятся, образуя разжимное кольцо мембраны, являющееся укупоривающим элементом клапана, при этом указанное кольцо мембраны снабжено кольцевым воротником, соединенным с питьевым контейнером и образующим перегородку.
19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что носок сформирован стенками устья меха, которые сходятся, образуя конус с вершиной, снабженный продольными закрываемыми разрезами, при этом конус с вершиной и разрезами является укупоривающим элементом клапана.
20. Устройство по любому из пп.13-16, отличающееся тем, что участок второго конца меха неподвижно зафиксирован относительно перегородки, так что при радиальном сокращении мех удлиняется в осевом направлении в сторону укупоривающего элемента.
21. Устройство по любому из пп.2-9 или 13-16, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одним связующим элементом между мембраной и укупоривающим элементом является шток.
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что вокруг выпускного отверстия мембраны установлены, по меньшей мере, два выступающих штока.
23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что шток расположен внутри выпускного отверстия мембраны, выступая из него в осевом направлении, и закреплен таким образом, что обеспечивается возможность сквозного прохождения жидкости через стенку мембраны, окружающую выпускное отверстие с беспрепятственным протеканием жидкости через выпускное отверстие при открытом клапане.
24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что выпускное отверстие сформировано расположенным вдоль оси коротким патрубком мембраны, который выступает в камеру всасывания и одним участком своего свободного конца соединен со штоком, а участком своего другого конца связан с окружающей его мембраной, образуя питьевой канал.
25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что окружающей мембране придана форма питьевого рыльца.
26. Устройство по п.23, отличающееся тем, что выпускное отверстие определяется идущим вдоль оси коротким патрубком мембраны, который выступает от выпускного отверстия мембраны в сторону, противоположную камере всасывания.
27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что патрубок мембраны сочленяется с переворачиваемой крышкой, которая может сниматься с патрубка и связана с наружной стороной перегородки таким образом, что давление в ее питьевом отверстии уравнено с давлением на указанной стороны перегородки, при этом средняя часть наружной стороны перегородки выполнена в форме выступающего вдоль оси питьевого рыльца, которое снабжено расположенным вдоль оси сквозным питьевым отверстием, одна сторона питьевого отверстия снабжена вскрываемым запечатывающим диском, причем вскрываемый запечатывающий диск установлен с целью защиты выпускного отверстия патрубка мембраны, когда клапанное устройство не задействовано, запечатывающий диск выполнен прорывающимся при переворачивании крышки, при этом он окружает патрубок мембраны, закрывает его подобно скользящей уплотнительной прокладке, приводя приводное устройство в готовность для использования.
28. Устройство по любому из пп.2-9, отличающееся тем, что мембрана со своей наружной стороны и вокруг выпускного отверстия снабжена гибким кольцевым уплотнением, которое в положении пользования окружает отдельный питьевой канал, причем обеспечено разъемное соединение мембраны с питьевым каналом.
29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что питьевой канал сформирован в крышке, которая окружает клапанное устройство и установлена так, что давление в питьевом канале уравнено с давлением с наружной стороны перегородки, при этом участок первого конца питьевого канала посажен в гибкое кольцевое уплотнение, в то время как участок второго конца питьевого канала соединен с крышкой.
30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что крышка, окружающая питьевой канал, выполнена в форме питьевого рыльца.
31. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что питьевое отверстие снабжено упругими радиальными створками, расположенными по его окружности, при этом, когда клапанное устройство находится в неактивном состоянии, свободные концы створок плотно прижаты друг к другу, закрывая канал, а когда к питьевому отверстию прикладывается пониженное давление (Р2), створки отгибаются в направлении выпуска жидкости и открывают канал.
32. Способ предотвращения случайного вытекания жидкости из питьевого контейнера, при осуществлении которого используют клапан, присоединенный, по меньшей мере, к одному отверстию в перегородке питьевого контейнера, являющейся частью либо питьевого контейнера, либо колпачка, который герметично установлен на питьевом контейнере и в котором размещен клапан для управления выпуском жидкости через питьевое отверстие, расположенное в направлении течения жидкости за клапаном, при этом клапан содержит подвижный приводной элемент, который соединен с укупоривающим элементом, реагирует на давление и смещает укупоривающий элемент в открытое положение для выпуска жидкости, отличающийся тем, что включает операции уравнивания давления на приводном элементе с давлением (Р1) снаружи питьевого контейнера и открывания выпуска жидкости посредством приводного элемента, когда давление (Р2) в питьевом отверстии оказывается на заданную величину ниже наружного давления (Р1), вследствие чего результирующее разностное давление (Р1-Р2) создает открывающее клапан усилие (F1), способное переместить приводной элемент.
