Выдачной клапан с сопротивлением к гидравлическому удару
Выдачной клапан (22) для текучей среды содержит периферийную установочную часть (74) и соединительный рукав (78), соединяющий периферийную установочную часть (74) с головкой (76), которая образует выдачное отверстие (82). Головка (76) клапана включает в себя центральную внутреннюю часть (108) поверхности, которая выдается в осевом направлении внутрь для выступа от радиально наружной части (106) поверхности. Такое выполнение клапана позволяет увеличить его сопротивление преждевременному открыванию при воздействии кратковременного давления, вызванного внутренним гидравлическим ударом, и выливанию жидкости из емкости. Кроме того, он обеспечивает нормальное беспрепятственное распределение текучего продукта. 18 з.п. ф-лы, 19 ил.
Область техники
Изобретение относится к устройству для выдачи жидкости для распределения жидкости из источника подачи жидкости через гибкий упругий клапан, который содержит головку, которая образует обычно закрытое выдачное отверстие и которая смещается наружу в открытую конфигурацию, когда давление на внутреннюю сторону клапана превышает давление на наружную сторону клапана на заданную величину.
Предпосылки настоящего изобретения и технические проблемы, определенные известным уровнем техники
Различные типы устройств для подачи жидкости, включающие в себя переносные выдачные емкости, стали популярными за счет использования с различными текучими веществами, включающими в себя лосьоны, шампуни, чистящие жидкости, напитки, другие жидкие пищевые продукты и т.д. Один тип устройства включает в себя емкость, которая представляет собой гибкую бутылку с выдачным укупорочным средством, имеющим выдачное отверстие и колпачок или крышку, которая шарнирно соединена с корпусом укупорочного средства, или прикреплена с возможностью съема к нему, и которую можно открыть для открытия выдачного отверстия. Затем бутылку можно наклонить или перевернуть и сдавить для выгрузки текучего продукта. Крышку можно возвратить в закрытое положение для предотвращения расплескивания, если емкость упадет или опрокинется. Кроме того, закрытая крышка может также сохранять содержимое свежим и может уменьшить проникновение загрязняющих веществ.
Один тип укупорочного средства для таких типов емкостей также включает в себя гибкий, упругий, самозакрывающийся щелевой выдачной клапан, установленный в укупорочном средстве на отверстии емкости. Клапан содержит щель или щели, которые образуют обычно закрытое отверстие, которое открывается для прохождения потока через него в ответ на повышенное давление, различаемое по клапану (например, в результате повышенного давления в емкости при сдавливании емкости, или в результате уменьшенного давления внешней окружающей среды по сравнению с давлением в емкости). В основном, клапан выполнен таким образом, что он автоматически закрывается, чтобы предотвратить прохождение потока через него после снятия или уменьшения повышенного внутреннего давления в емкости, или после увеличения внешнего давления.
Конструкции таких клапанов и укупорочных средств, использующих такие клапаны, проиллюстрированы в патентах США №5271531, №5927566 и №5934512. В основном, укупорочное средство включает в себя корпус или основание, устанавливаемое на горлышке емкости для образования опоры для размещения клапана, и включает в себя стопорное кольцо или другое устройство для удержания клапана на опоре в основании. Смотри, например, патенты США №6269986 и №6616016. Клапан обычно закрыт и может выдерживать вес текучего продукта, когда бутылка полностью перевернута, так что жидкость не будет вытекать, пока бутылку не сдавят. При использовании такого усовершенствованного устройства, крышку или колпачок не обязательно снова закрывать (хотя упаковочную тару в основном повторно закрывают, если ее нужно перевести в другое место, упаковать в чемодан и т.д.)
Хотя такое выдачное устройство с клапаном имеет существенные преимущества, а также функции, было бы желательно создать усовершенствованное устройство, которое не давало бы утечку при неправильной транспортировке или обращении. Конкретно, когда описанный выше тип емкости с клапаном падает или опрокидывается, текучая среда в бутылке может воздействовать на клапан с такой силой, что клапан может моментально открыться и небольшое количество жидкости может вылиться. Такие воздействия ускоренного кратковременного гидравлического давления иногда описываются как гидравлический удар.
Было бы выгодно создать усовершенствованный клапан для такого выдачного устройства, в котором исключена или в значительной степени уменьшена возможность открытия клапана, когда емкость с жидкостью опрокидывается, падает или подвергается внезапному удару. Такой усовершенствованный клапан должен также обеспечивать нормальное беспрепятственное распределение текучего продукта.
Было бы желательно, если бы такой клапан при использовании с емкостью, содержащей текучий продукт, исключал или в значительной степени уменьшал утечку в результате гидравлического удара в ряде ситуаций, в том числе, (1) когда пользователь устанавливает емкость на поверхность со значительным усилием и ударом, (2) когда пользователь бросает емкость в чемодан или другое место для временного хранения, и это приводит в вибрациям в емкости, клапана или продукта в емкости, (3) когда пользователь переворачивает емкость и ударяет емкость рукой и/или о соседнюю твердую поверхность для перемещения продукта по направлению к выдачному концу емкости, вызывая множество ударов на клапан, и (4) когда емкость или упаковочную тару пользователь роняет под углом на прилавок, пол или другую поверхность, вызывая боковой удар о часть упаковочной тары.
Было бы особенно выгодно, если бы усовершенствованный клапан имел способность легко удерживаться в емкости или укупорочном средстве на емкости с помощью различных средств, включая стопорное кольцо, или других механических способов, таких как горячая штамповка, чеканка, ультразвуковая сварка и т.д.
Было бы также желательно, если такой усовершенствованный клапан мог бы также дополнительно обеспечивать установку с перегородкой для дополнительного уменьшения воздействий ускоренного гидравлического ударного давления наряду с вибрациями, вызванными слабыми ударами. Кроме того, выло бы выгодно, если бы такой усовершенствованный клапан мог вмещать такую перегородку, которую можно было бы легко удалить для очистки, когда это необходимо.
Было бы особенно выгодно, если бы усовершенствованный клапан мог бы легко устанавливаться в выдачное укупорочное средство, которое могло бы быть размещено на различных устройствах для подачи жидкости, в том числе, бутылках, емкостях, устройствах для распределения текучей среды спортивных автономных ранцевых системах и т.д., которые имеют разнообразные формы и которые выполнены из различных материалов.
Кроме того, было бы желательно, если бы усовершенствованный клапан мог бы быть сформирован с помощью эффективных высококачественных способов изготовления в больших объемах с уменьшенным процентом брака при изготовлении клапана с подходящими рабочими характеристиками.
Настоящее изобретение описывает усовершенствованный клапан, который может использоваться в выдачных устройствах и который может быть дополнительно включен в новое устройство с перегородкой, так что клапан или комбинация клапана и перегородки могут обеспечить конструкции, имеющие один или более из указанных преимуществ и признаков.
Краткое описание настоящего изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, усовершенствованный клапан, который может быть использован в выдачном укупорочном средстве или другом выдачном устройстве, имеет повышенное сопротивление гидравлическому удару, вызванному повышениями ускоренного гидравлического давления (например, кратковременными повышениями давления жидкости) на внутреннюю сторону или впускную сторону клапана.
В соответствии с одним основным аспектом настоящего изобретения, выдачной клапан для текучей среды имеет в основном круглую конфигурацию относительно продольной оси, вдоль которой текучий продукт или другое вещество могут распределяться из клапана в направлении выпускаемого потока. Клапан имеет осевое направление наружу, которое определяется направлением выпускаемого потока. Клапан имеет осевое направление внутрь, которое определяется направлением, противоположным осевому направлению наружу.
Клапан включает в себя периферийную установочную часть (которая может включать в себя, но не ограничивается этим, фланец). Клапан содержит головку, которая является гибкой и упругой. Головка содержит обычно закрытое отверстие, которое образовано, по меньшей мере, одной щелью и которое может открываться для прохождения выпускаемого потока вещества. Головка клапана имеет полностью втянутое закрытое положение, которое является аксиально внутренним, по меньшей мере, другой части клапана. Головка клапана имеет наружную поверхность, которая может граничить с окружающей средой на внешней стороне клапана и имеет в основном утопленную конфигурацию, как видно с наружной стороны клапана, когда головка клапана находится в полностью втянутом закрытом положении. Головка клапана имеет внутреннюю поверхность, которая может граничить с текучим веществом на внутренней стороне клапана. Внутренняя поверхность головки клапана содержит радиально наружную часть с выпуклой дугообразной конфигурацией, если смотреть с внутренней стороны клапана, когда клапан находится в полностью втянутом закрытом положении. Внутренняя поверхность головки клапана содержит центральную внутреннюю часть, которая (1) расположена радиально внутри радиально наружной части поверхности, (2) выступает внутрь в осевом направлении для выступа от радиально наружной части поверхности и (3) имеет выпуклую дугообразную конфигурацию, если смотреть с внутренней стороны клапана, когда клапан находится в полностью втянутом закрытом положении.
Клапан включает в себя соединительный рукав, который (1) является гибким и упругим, (2) образует обычную трубчатую форму на, по меньшей мере, части длины рукава и (3) проходит между периферийной установочной частью клапана и головкой клапана и соединяет их в конфигурацию, которая, когда клапан подвергается воздействию достаточного перепада давления, сгибается и прокатывается в осевом направлении наружу, когда головка клапана перемещается из полностью втянутого закрытого положения в выступающее положение наружу в осевом направлении от полностью втянутого закрытого положения, и которая обеспечивает открытие отверстия.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, который может дополнительно использоваться с описанным выше клапаном, перегородка расположена рядом с клапаном, когда клапан установлен в укупорочном средстве на емкости или другом устройстве для распределения текучей среды. В предпочтительном варианте осуществления перегородка находится в стопорном кольце для удержания клапана в укупорочном средстве или другом приспособлении, и перегородка дополнительно уменьшает воздействия ускоренного гидравлического удара наряду с дополнительным уменьшением воздействий вибраций, вызванных слабыми ударами. В предпочтительном варианте осуществления, который включает в себя перегородку в стопорном кольце, кольцо может удаляться для обеспечения очистки элементов устройства.
Когда клапан используется с такой перегородкой, тенденция клапана давать утечку или преждевременно открываться, когда клапан и/или текучая среда подвергаются небольшим вибрациям или боковому удару, по существу, уменьшена, если не исключена.
Множество других преимуществ и признаков настоящего изобретения станут легко понятными из нижеследующего подробного описания настоящего изобретения, формулы изобретения и сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
На сопроводительных чертежах, составляющих часть описания, на которых подобные ссылочные позиции используются для обозначения подобных элементов,
фиг.1 изображает изометрический вид выдачного клапана для текучей среды настоящего изобретения, содержащегося в установочном приспособлении, включающем в себя установочный узел из двух элементов, в результате чего клапан и установочное приспособление могут функционировать вместе в качестве укупорочного средства устройства для распределения текучей среды, такого как изделие для распределения текучей среды, устройство, прибор, машина, упаковочная тара, которая включает в себя емкость с текучим веществом, и т.д.;
фиг.2 изображает вид сверху клапана в установочном приспособлении, имеющем форму установочного узла из двух элементов;
фиг.3 изображает увеличенный вид в разрезе по плоскости 3-3 на фиг.2;
фиг.4 изображает значительно увеличенный вид в разрезе участка на фиг.3 в овале, обозначенном «фиг.4» на фиг.3; по плоскости 3-3 на фиг.2;
фиг.5 изображает увеличенный вид в разрезе по плоскости 5-5 на фиг.2;
фиг.6 на листе 4 из 13 с фиг.4 изображает значительно увеличенный вид в разрезе участка на фиг.5 в овале, обозначенном «фиг.6» на фиг.5;
Фиг.7 изображает изометрический вид стопорного кольца, удаленного из установочного узла и показанного с наружной стороны установочного кольца;
Фиг.8 изображает изометрический вид установочного кольца, показанного с внутренней стороны установочного кольца;
Фиг.9 изображает изометрический вид выдачного клапана для текучей среды, показанного с внутренней стороны;
фиг.10 изображает вид сбоку клапана;
фиг.11 изображает вид сверху наружной стороны клапана по плоскости 11-11 на фиг.10;
фиг.12 изображает вид снизу внутренней стороны клапана по плоскости 12-12 на фиг.10;
фиг.13 изображает значительно увеличенный вид в разрезе по плоскости 13-13 на фиг.11;
фиг.14 изображает вид, подобный на фиг.3, но фиг.14 изображает клапан, подвергнутый перепаду давления (например, в котором давление на внутреннюю сторону превышает давление на наружную сторону), и клапан изображен перемещенным в выступающее положение;
фиг.15 изображает значительно увеличенный частичный вид участка на фиг.14 в овале, обозначенном «фиг.15» на фиг.14;
фиг.16 изображает значительно увеличенный вид сверху наружной стороны клапана, когда он начинает открываться для распределения текучей среды, и на фиг.16 установочный узел был удален;
фиг.17 изображает увеличенный вид в разрезе по плоскости 17-17 на фиг.16;
Фиг.18 изображает изометрический вид клапана, когда он начинает открываться в конфигурацию, проиллюстрированную на фиг.16 и 17; и
фиг.19 изображает вид в разрезе, подобный на фиг.17, но фиг.19 изображает клапан, дополнительно открытый и распределяющий каплю текучей среды.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Хотя настоящее изобретение допускает вариант осуществления во многих разных формах, данное описание и сопроводительные чертежи раскрывают только один конкретный вариант в качестве примера настоящего изобретения. Однако подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается раскрытым вариантом осуществления. Объем настоящего изобретения указан в прилагаемой формуле изобретения.
Для упрощения описания, многие чертежи, иллюстрирующие настоящее изобретение, изображают укупорочное средство, представляющее собой выдачной клапан в выдачном устройстве из двух частей, и укупорочное средство изображено в обычной ориентации, в которой укупорочное средство расположено сверху емкости, когда емкость хранится вертикально на своем основании, и термины, такие как верхний, нижний, горизонтальный и т.д., используются относительно данного положения. Следует понимать, однако, что клапан настоящего изобретения может изготавливаться, храниться, транспортироваться, использоваться и продаваться в ориентации, отличной от описанного положения.
Клапан настоящего изобретения пригоден для использования с разнообразными обычными или специальными выдачными устройствами, включая разгрузочные спортивные гидратационные устройства и емкости, имеющие различные конструкции, элементы которых хотя не проиллюстрированы и не описаны, будут понятны специалистам в данной области техники и понятны такие емкости. Такие емкости и устройства, по сути, которые описаны в данном документе, не входят и, следовательно, подразумевается, что не ограничивают самые широкие аспекты клапана, по сути, настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники также следует понимать, что новые и неочевидные аспекты настоящего изобретения воплощены в описанном одном клапане.
Фиг.1-19 иллюстрируют настоящий предпочтительный вариант осуществления выдачного клапана настоящего изобретения в качестве части выдачного укупорочного средства или укупорочного средства, которое в основном обозначено ссылочной позицией 20 на фиг.1. В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления выдачное укупорочное средство 20 включает в себя выдачной клапан 22, который удерживается в установочном приспособлении 24, которое имеет форму установочного узла из двух частей. Клапан 22 и приспособление 24 вместе относятся к укупорочному средству 20. Проиллюстрированный предпочтительный вариант укупорочного средства 20 особенно выполнен с возможностью установки на емкость (не показана), которая в основном содержит текучее вещество. Емкость, в основном, включает в себя (1) корпус и/или горлышко, образующее отверстие во внутреннюю часть емкости, и (2) наружную резьбу для зацепления с ответной внутренней резьбой на выдачном укупорочном средстве 20. Выдачное укупорочное средство 20 может также устанавливаться на другие типы устройств для распределения текучих веществ.
Там, где устанавливается выдачное укупорочное средство 20 на емкость, емкость может иметь корпус с любой пригодной конфигурацией, и выступающее вверх горлышко может иметь разный размер поперечного сечения и/или форму по сравнению с корпусом емкости. (В качестве альтернативы, по сути, емкость может не иметь горлышка). Вместо этого, емкость может состоять только из корпуса с отверстием). Емкость в основном имеет отчасти гибкую стенку или стенки.
Хотя емкость, по сути, не включает в себя часть самых широких аспектов настоящего изобретения, по сути, будет понятно, что, по меньшей мере, часть укупорочного средства 20 дополнительно может быть выполнена как одно целое или как выступающая часть верхней части емкости. Однако, в проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления выдачное укупорочное средство 20 является полностью отдельной деталью или элементом (например, отдельным выдачным укупорочным средством 20), которое может включать в себя или один элемент или узел из множества элементов и которое выполнено с возможностью съема или быть несъемным, установленным на заранее изготовленную емкость (или другое устройство для распределения текучего вещества). В дальнейшем, выдачное укупорочное средство 20 будет просто называться укупорочным средством 20.
Проиллюстрированный предпочтительный вариант осуществления укупорочного средства 20 выполнен с возможностью использования с емкостью, имеющей отверстие для обеспечения доступа к внутренней части емкости и продукту, содержащемуся в ней. Укупорочное средство 20 может использоваться для распределения многих веществ, в том числе, но не ограничиваясь этим, жидкостей, суспензий, смесей и т.д. (таких как, например, средство для персонального ухода, пищевой продукт, промышленное или бытовое чистящее средство или другие химические составы (например, составы для использования в деятельности, включающей изготовление, коммерческое или бытовое обслуживание, строительство, архитектура, медицинское обслуживание, военные действия и т.д.)).
Емкость, с которой может использоваться укупорочное средство 20, в основном, является сдавливаемой емкостью, имеющей гибкую стенку или стенки, которую может взять пользователь и сдавить для повышения внутреннего давления в емкости для выдавливания продукта из емкости и через открытое укупорочное средство. Такая гибкая стенка емкости в основном имеет достаточную внутреннюю упругость, так что при снятии сдавливающих усилий стенка емкости принимает свою обычную ненапряженную форму. Такая сдавливаемая емкость предпочтительна во многих применениях, но не обязательно может быть необходимой или предпочтительной в других применениях. Например, в некоторых применениях, может быть желательным использование обычной жесткой емкости и оказание давления на внутреннюю сторону емкости в выбранные периоды времени с помощью поршня или другого устройства для создания давления, или уменьшения давления окружающей среды вокруг наружной стороны укупорочного средства для высасывания вещества через открытое укупорочное средство.
В настоящее время предполагается, что многие устройства, использующие укупорочное средство 20, будут удобно реализованы посредством формования, по меньшей мере, некоторых элементов установочного приспособления 24 укупорочного средства из подходящего термопластичного материала или материалов. В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления установочное приспособление 24 укупорочного средства (в котором установлен клапан 22) включает в себя элементы, сформованные из подходящего термопластичного материала, такого как, но не ограничиваясь этим, полипропилен. Элементы укупорочного средства могут быть сформованными отдельно и могут быть сформованы из разных материалов. Материалы могут иметь одинаковые или разные цвета и текстуру. В одном предполагаемом варианте осуществления (не проиллюстрирован) клапан может быть прикреплен к отдельному установочному приспособлению. Отдельное установочное приспособление может быть сформовано для образования обычной жесткой отдельной конструкции (а не конструкции из множества элементов), и, затем, клапан 22 может быть получен двойным литьем под давлением в приспособлении для формирования готового укупорочного средства.
Как можно видеть на фиг.3, настоящий наиболее предпочтительный вариант укупорочного средства 20 включает в себя три основных элемента, (1) клапан 22, (2) отдельный сформованный корпус 30 и (3) стопорное кольцо или установочное кольцо или зажимной элемент 34, который удерживает клапан 22 в корпусе 30. Корпус 30 и кольцо 34 вместе образуют установочное приспособление 24 в виде установочного узла из двух элементов. Укупорочное средство 20 также включает в себя крышку (не проиллюстрирована), которая прикрепляется с помощью шарнира или веревки или которая полностью удаляется.
Как можно видеть на фиг.3, корпус 30 включает в себя юбку 38, которая расширяется вниз и образует внутреннюю резьбу 44 для резьбового зацепления с наружной резьбой горлышка емкости (не проиллюстрирована), когда выдачное укупорочное средство 20 установлено на горлышке емкости.
В качестве альтернативы, корпус 30 укупорочного средства может содержать другие средства для соединения с емкостью, такие как кромка с защелкой или паз (не проиллюстрирован) для зацепления с пазом горлышка емкости или кромкой (не проиллюстрирована), соответственно. Кроме того, вместо этого, корпус 30 укупорочного средства может быть прикреплен постоянно к емкости посредством индукционной плавки, ультразвуковой плавки, приклеивания или им подобного в зависимости от материалов, используемых для корпуса 30 укупорочного средства и емкости. Корпус 30 укупорочного средства также может быть сформирован в качестве отдельного элемента или выступающей части емкости.
Корпус 30 укупорочного средства может иметь любую подходящую конфигурацию для вмещения выступающего горлышка емкости или для вмещения любой другой части емкости, вставляемой в конкретную конфигурацию корпуса 30 укупорочного средства, даже если емкость, по сути, не имеет горлышка. Основная часть емкости может иметь другую форму поперечного сечения в отличие от горлышка емкости и укупорочного средства 30. Корпус 30 укупорочного средства может быть также выполнен с возможностью установки на других типах выдачного устройства, машин или оборудования.
Предпочтительно, внутренняя кольцевая уплотнительная конструкция 46 (фиг.3) проходит вниз от нижней стороны корпуса 30 укупорочного средства рядом с юбкой 38. Такая уплотнительная конструкция может быть обычным двойным уплотнением “V”, как проиллюстрировано, или профильным уплотнением типа «пробка», уплотнением типа «крабовая клешня» или некоторым другим таким известным или специальным уплотнением в зависимости от конкретного применения.
Как можно видеть на фиг.3, корпус 30 укупорочного средства включает в себя выступающую вверх горловину 50. Горловина 50 включает в себя кольцевую стенку 52 для образования внутреннего пространства для вмещения установочного кольца 34 и перемещения клапана 22 из втянутого закрытого положения (показано пунктирными линиями на фиг.14) в частично выступающее положение (показано сплошными линиями на фиг.15) и в полностью выступающее открытое положение (фиг.19). Внутренняя часть горловины 50 может отличаться образованием выпускного канала в корпусе 30 укупорочного средства.
Корпус 30 укупорочного средства содержит дополнительный признак, включающий в себя три выступающие стенки 57 (фиг.1-3), и эти стенки 57 могут способствовать предотвращению или минимизации контакта или удара горловины 50 и клапана 22 с внешними предметами или поверхностями.
Кольцевое фланцевое устройство 68 (фиг.3) проходит внутрь от верхнего конца кольцевой стенки 52 горловины 50. Фланцевое устройство 68 образует выдачное отверстие, окруженное кольцевой опорой 70 (фиг.4), предпочтительно, в виде поверхности в форме усеченного конуса для зацепления с периферийной частью клапана 22, как описано ниже. Оно вмещает седло клапана 22 в корпусе 30 укупорочного средства. Поверхность 70 выполняет функцию кольцевой, наклоненной вниз установочной поверхности для зацепления с периферийной частью клапана 22, как подробно описано ниже.
Клапан 22 выполнен с возможностью установки в корпусе 30 укупорочного средства, как показано на фиг.3. Предпочтительным вариантом осуществления клапана 22 является приводимый в действие под давлением гибкий щелевой клапан, который удерживается во внутренней части корпуса 30 укупорочного средства с помощью стопорного кольца 34, как подробно описано ниже.
Клапан 22, предпочтительно, сформован в виде отдельного устройства из материала, который является гибким, податливым эластичным и упругим. Он может включать эластомеры, такие как синтетический отверждающийся полимер, в том числе, силиконовый каучук, такой как силиконовый каучук, продаваемый Dow Corning Corp, в США под торговым обозначением D.C.99-595-HC. Другой силиконовый каучук продается в США под обозначением Wacker 3003-40 компанией Wacker Silicone Company. Оба эти материала имеют относительную твердость 40 по Шору A. Клапан 22 может также быть сформован из других термоотверждающихся материалов или других эластомерных материалов, или термопластичных полимеров, или термопластичных эластомеров, в том числе, материалов, основанных на материалах, таких как термопластичный пропилен, этилен уретан и стирол, включая их галоидные аналоги.
В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления клапан 22 включает в себя, по существу, большую часть конфигурации конструкции клапана, имеющегося в продаже, как описано в патенте США № 5676289 со ссылкой на клапан 46, раскрытый в патенте США № 5676289. Конфигурация и работа такого типа клапана дополнительно описана со ссылкой на подобный клапан, который обозначен ссылочной позицией 3d в патенте США № 5409144.
Клапан 22 является гибким и изменяет конфигурацию между (1) втянутым закрытым исходным положением (показанный в закрытом положении на фиг.3 в укупорочном средстве 20, имеющий ориентацию, которую имеет укупорочное средство 20, если установлено на емкости в вертикальной упаковочной таре), и (2) выступающим рабочим открытым положением (как показано на фиг.19, когда упаковочная тара находится в перевернутом положении для распределения текучего продукта). Как показано на фиг.13, клапан 22 включает в себя периферийную установочную часть или фланец 74, гибкую центральную часть головки клапана или головку 76, и соединительный рукав 78, который проходит между и соединяет фланец 74 и головку 76. Когда клапан 22 не приведен в действие, головка 76 имеет вогнутую конфигурацию (если смотреть с наружной стороны укупорочного средства 20, как показано на фиг.3).
В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления клапан 22 имеет в основном круглую конфигурацию относительно центральной продольной оси 80, проходящей через клапан 22 (фиг.3). В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления фланец 74, рукав 78 и головка 76 ориентированы в обычной круглой конфигурации и концентрической зависимости относительно продольной оси 80 (фиг.3), вдоль которой текучее вещество может распределяться из клапана 22 в направлении выпускаемого потока. Клапан 22 (фиг.3) может отличаться тем, что имеет направление наружу в осевом направлении, которое определяется направлением выпускаемого потока. Клапан 22 также может отличаться тем, что имеет осевое направление внутрь, которое определяется как направление, противоположное осевому направлению наружу.
Головка 76 клапана 22 имеет выдачное отверстие, которое в предпочтительном варианте осуществления образовано с помощью одной или более щелей 82 (фиг.9, 11 и 13). Предпочтительно, образовано две или более щелей 82, расходящихся радиально от продольной оси 80. Более подробно, образовано четыре щели 82, которые расходятся радиально от оси 80. Четыре расходящихся радиально щели 82, в качестве альтернативы, могут отличаться двумя пересекающимися поперечными щелями 82. Может использоваться меньшее или большее количество щелей 82. Предпочтительно, щели 82 проходят в поперечном направлении через толщину головки 76 параллельно продольной оси 80.
В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления щели 82 проходят вбок от общей исходной точки на продольной оси 80 для образования четырех створок или лепестков 83 (фиг.11), которые могут отгибаться наружу (как видно на фиг.19) для селективного пропускания потока продукта из емкости через клапан 22. Створки 83 открываются наружу от точки пересечения щелей 82 в ответ на повышающийся перепад давления по клапану, когда перепад давления имеет достаточное значение, как в основном описано в патенте США № 5409144.
Каждая щель 82 заканчивается на радиальном наружном конце в головке 76 клапана. В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления щели 82 имеют одинаковую длину, хотя щели 82 могут быть неодинаковой длины. В предпочтительном варианте осуществления каждая щель 82 является плоской, и плоскость каждой щели 82 содержит центральную продольную ось 80 клапана 22. Предпочтительно, щели 82 расходятся от исходной точки на продольной оси 80 и образуют равные углы между каждой парой соседних щелей 82, так что створки 83 имеют одинаковый размер. Предпочтительно, четыре щели 83 расходятся под углами 90° для образования двух взаимно перпендикулярных пересекающихся более длинных щелей. Предпочтительно, щели 82 образованы таким образом, что противоположные боковые поверхности соседних створок 83 клапана полностью уплотнены против друг друга, когда выдачное отверстие находится в своем нормальном полностью закрытом положении. Длина и расположение щелей 82 могут регулироваться для изменения заданного давления открытия клапана 22, а также других выдачных характеристик.
Клапан 22 может быть сформован со щелями 82. В качестве альтернативы, щели 82 клапана впоследствии вырезают в центральной головке 76 клапана 22 с помощью соответствующих известных способов.
Соединительная юбка или рукав 78 клапана 22 проходит от центральной стенки клапана или головки 76 к периферийной установочной части 74. На наружном конце рукава 78 расположен тонкий кольцевой фланец 88 (фиг.13), который проходит по направлению к периферии в качестве части рукава 78 в обратной наклонной ориентации. Тонкий фланец 88 соединяется с увеличенной более толстой периферийной установочной частью или фланцем 74, который имеет продольное сечение в форме ласточкина хвоста (как видно на фиг.13).
Для размещения седла клапана 22 в корпусе 30 укупорочного средства (как показано на фиг.3 и 4), верхняя поверхность фланца 74 типа «ласточкин хвост» клапана имеет подобную конфигурацию в форме усеченного конуса и угол, как поверхность 70 в форме усеченного конуса корпуса укупорочного средства.
Другая поверхность (т.е. нижняя поверхность) фланца 74 клапана зажимается стопорным кольцом 34 (фиг.3 и 4). Стопорное кольцо 34 включает в себя обращенную вверх в форме усеченного конуса кольцевую установочную поверхность 90 (фиг.3 и 4) для зацепления с внутренней поверхностью (т.е. нижней поверхностью) фланца 74 клапана под углом, который соответствует углу соседней внутренней поверхности фланца 74 с конфигурацией типа «ласточкин хвост» клапана.
Периферийная часть стопорного кольца 34 включает в себя выступающий наружу выступ или буртик 94 (фиг.6 и 7) для зацепления с защелкиванием с внутренней стороной горловины 50 корпуса укупорочного средства рядом с буртиком 98 (фиг.6), выступающим внутрь от кольцевой стенки 52 горловины, и это удерживает кольцо 34 плотно в горловине 50 для зажима клапана 22 плотно внутри горловины 50. Внутренняя часть кольца 34 является достаточно большой для обеспечения, по существу, открытого, свободного участка рядом с внутренней поверхностью рукава 78 клапана для перемещения рукава 78 клапана, как описано ниже.
Затем, будет более подробно описана новая конфигурация клапана 22 со ссылкой на фиг.13. Головка 76 клапана может отличаться наличием наружной поверхности 102. Наружная поверхность 102 может граничить с окружающей средой на наружной стороне клапана. Наружная поверхность 102 имеет в основном утопленную конфигурацию, как видно с наружной стороны клапана, когда головка 76 клапана находится в полностью втянутом закрытом положении (как показано на фиг.3 и 13).
Головка 76 клапана также включает в себя внутреннюю поверхность 104. Внутренняя поверхность 104 может граничить с текучим веществом на внутренней стороне клапана. Как можно видеть на фиг.10, 12 и 13, внутренняя поверхность 104 головки клапана включает в себя радиально наружную часть 106 поверхности с выпуклой дугообразной конфигурацией, если смотреть с внутренней стороны клапана, когда клапан находится в полностью втянутом закрытом положении. Внутренняя поверхность 104 головки клапана дополнительно включает в себя центральную внутреннюю часть 108 поверхности, которая (i) находится радиально внутри радиально наружной части 106 поверхности, (ii) выдается внутрь в осевом направлении (по направлению к внутренней части емкости или другого выдачного устройства, на котором установлено укупорочное средство 20), чтобы выступать от радиально наружной части 106 поверхности, и (iii) имеет выпуклую дугообразную конфигурацию, если смотреть с внутренней стороны клапана, когда клапан находится в полностью втянутом закрытом положении.
Как можно видеть на фиг.13, в предпочтительном варианте осуществления клапана 22 каждая из щелей 82 отверстия клапана проходит радиально наружу к, по меньшей мере, радиально наружной части поверхности (см. также фиг.9).
Соединительный рукав 78 проходит от периферийной части головки 76 клапана и образует в основном трубчатую форму на, по меньшей мере, части длины рукава. Соединительный рукав 78 является относительно гибким и упругим, так что когда клапан 22 подвергается воздействию достаточного перепада давления, рукав 78 может сгибаться и прокатывается (фиг.14 и 15) в осевом направлении наружу (от внутренней части емкости), когда головка 76 клапана перемещается из полностью втянутого закрытого положения (фиг.3 и 13) в выступающее положение (фиг.19) наружу в осевом направлении от полностью втянутого закрытого положения, в результате чего обеспечивается открытие отверстия, образованного щелями 82.
Со ссылкой на фиг.14 и конкретной ссылкой на воображаемое положение клапана 22, изображенного пунктирными линиями, рукав 78 имеет в основном поперечное сечение J-образной формы, когда клапан 22 расположен таким образом, что продольная ось ориентирована вертикально с головкой клапана вверху и с периферийной установочной частью внизу. Кроме того, как показано на фиг.13, в предпочтительном варианте осуществления трубчатая стенка соединительного рукава 78 имеет в основном постоянное поперечное сечение.
В настоящем предпочтительном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.13, наружная поверхность 102 головки клапана расположена на частично сферической кривой, которая образует дугу окружности в продольном сечении, если смотреть вдоль плоскости, содержащей продольную ось 80. Радиус сферической наружной поверхности 102 на дуге окружности обозначен на фиг.13 ссылочной буквой R1.
Как проиллюстрировано на фиг.10, радиально наружная часть 106 внутренней поверхности головки клапана является частично сферической, и как можно видеть на фиг.13, частично сферическая радиально наружная часть 106 поверхности образует дугу R2 окружности, как видно в продольном сечении по плоскости, содержащей продольную ось 80.
Как можно видеть на фиг.10, центральная внутренняя часть 108 внутренней поверхности головки клапана является частично сферической поверхностью, и как можно видеть на фиг.13, внутренняя поверхность частично сферической центральной внутренней части 108 образует дугу окружности, имеющую радиус R3, если смотреть в продольном сечении по плоскости, содержащей продольную ось 80.
Сочетание конфигураций дуг окружности и соответствующие радиусы R1, R2 и R3 являются только предпочтительным вариантом осуществления, и подразумевается, что они не ограничивают конкретные формы поверхности головки 76 клапана.
В предпочтительном варианте осуществления толщина центральной части головки 76 клапана между наружной поверхностью 102 и внутренней поверхностью центральной внутренней части 108 не является постоянной. В настоящем наиболее предпочтительном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.13, радиус R3 дуги окружности центральной внутренней части головки клапана только немного меньше R1 частично сферической наружной поверхности 102 головки клапана, и начальная точка радиуса R1 расположена дальше по направлению к наружной части по оси 80 по сравнению с начальной точкой радиуса R3.
В настоящем наиболее предпочтительном варианте настоящего изобретения для одного типичного размера клапана внешний диаметр соединительного рукава 78, где он прикрепляется к периферийной установочной части 74, составляет около 12,98 мм, как указанно ссылочной буквой A на фиг.13.
Внешний диаметр головки 76 клапана обозначен ссылочной буквой B на фиг.13 и в настоящем наиболее предпочтительном варианте осуществления для одного типичного размера клапана B составляет около 10,67 мм.
В настоящем наиболее предпочтительном варианте настоящего изобретения для одного типичного размера клапана диаметр центральной внутренней части 108 поверхности, обозначенный на окружности центральной внутренней части 108 поверхности ссылочной буквой C на фиг.13, составляет около 5,08 мм. Диаметр C может также характеризоваться как диаметр, соответствующий внутреннему радиусу частично сферической наружной части 106 поверхности.
Для одного типичного размера клапана предпочтительный радиус R1 составляет около 6,35 мм, предпочтительный радиус R2 составляет около 9,78 мм, и предпочтительный радиус R3 составляет около 6,15 мм. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления радиус наружной поверхности 102 головки клапана незначительно больше радиуса центральной внутренней части 108 внутренней поверхности головки клапана, так что толщина головки 76 клапана в центре пересекающихся щелей 82, как обозначено ссылочной буквой T2 на фиг.13, незначительно больше толщины головки клапана на периферии центральной внутренней части 108 поверхности, как обозначено ссылочной буквой T1 на фиг.13. В настоящем предпочтительном варианте настоящего изобретения для одного типичного размера клапана T1 составляет около 0,86 мм, и T2 составляет около 0,97 мм.
Как показано на фиг.13, центральная внутренняя часть 108 поверхности выступает на расстояние X наружу за ее периферию или окружность, которая образована с внутренним радиусом радиально наружной части 106 поверхности. В настоящем предпочтительном варианте осуществления расстояние X выступа составляет около 0,65 мм.
Для одного типичного размера клапана в настоящем предпочтительном варианте осуществления, предпочтительны нижеследующие отношения:
расстояние X выступа (фиг.13) составляет около 65% от толщины T1 головки клапана на периферии центральной внутренней части 108 поверхности,
диаметр C периферии центральной внутренней части 108 поверхности составляет около 47% от наружного диаметра B головки клапана, и
наружный диаметр B головки клапана составляет около 80% от периферийного диаметра A рукава клапана, измеренного, когда рукав 78 клапана соединен с установочной частью 74 клапана.
Кроме того, в настоящем предпочтительном варианте осуществления радиус R1 (фиг.13) центральной внутренней части 108 поверхности составляет около 97% от радиуса R1 наружной поверхности 102 головки клапана (фиг.13).
Кроме того, в настоящем предпочтительном варианте осуществления толщина T2 головки клапана в центре головки клапана составляет около 65% от толщины T1 головки 76 клапана на наружной периферии или окружности центральной внутренней части 108 поверхности.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления расстояние X выступа (фиг.13) центральной внутренней части 108 поверхности составляет около 11% от диаметра C центральной внутренней части 108 поверхности (фиг.13).
В настоящем предпочтительном варианте настоящего изобретения для одного типичного размера клапана предпочтительны нижеследующие отношения:
наружный диаметр C центральной внутренней части внутренней поверхности головки клапана находится между около 33% и около 66% от наружного диаметра B радиально наружной части внутренней поверхности головки клапана;
расстояние X, на которое выступает или выдается центральная внутренняя часть 108 внутренней поверхности головки клапана в осевом направлении внутрь за осевое расположение окружности центральной внутренней части 108 внутренней поверхности головки клапана (образованной на диаметре C), находится между около 5% и 25% от диаметра C центральной внутренней части 108 внутренней поверхности головки клапана; и
центральная внутренняя часть внутренней поверхности головки клапана выдается в осевом направлении внутрь от ее окружности на расстояние X между около 25% и около 75% от толщины головки клапана в центре вдоль продольной оси.
В некоторых применениях предпочтительно использовать клапан 22 с дополнительной перегородкой на внутренней стороне клапана. В предпочтительном варианте осуществления, проиллюстрированном на чертежах, перегородка включена в качестве части стопорного кольца 34, которая будет объяснена более подробно со ссылкой на фиг.6, 7 и 8, которые иллюстрируют стопорное кольцо 34.
Как можно видеть на фиг.7 и 8, стопорное кольцо 34 имеет проходящую вниз в основном кольцевую стенку 120. Поперек нижней части кольцевой стенки 120 в основном квадратная перегородка 122 соединяется в каждом из ее четырех углов с кольцевой стенкой 120. Перегородка 122 имеет четыре боковых края 124, каждый из которых расположен на расстоянии внутрь от кольцевой стенки 120 для образования четырех периферийных отверстий 128, которые пропускают поток текучего продукта или другого вещества для распределения из емкости или другого выдачного устройства.
Как можно видеть на фиг.6, часть перегородки 122 внутрь от краев 124 имеет вогнутую конфигурацию, образованную верхней стенкой 130 в форме усеченного конуса и в основном плоской круглой нижней стенкой 132. Стенки 130 и 132 перегородки 122 образуют отчасти утопленную конфигурацию (утопленную внутрь по направлению к внутренней части емкости), которая отчасти соответствует или следует выступающей внутрь конфигурации головки 76 клапана, как можно видеть на фиг.6. Кроме того, как можно видеть на фиг.6, центральная нижняя стенка 132 перегородки 122 имеет, приблизительно, такой же диаметр, как диаметр щелей 82, и нижняя стенка 132 перегородки выставлена на одной линии со щелями 82 относительно продольной оси 80. Кроме того, со ссылкой на фиг.6 будет отмечено, что отверстия 128 перегородки расположены рядом с наружным периферийным краем головки 76 клапана, так что текучее вещество, проходящее через отверстия 128 по направлению к клапану 22, будет воздействовать на клапан 22 в основном на периферийный край или окружность головки 76 клапана и на внутреннюю сторону соединительного рукава 78 клапана.
Для распределения продукта упаковочную тару в основном наклоняют вниз или полностью переворачивают и затем сдавливают. Фиг.14 изображает ориентацию клапана 22, когда упаковочная тара перевернута и емкость сдавлена. (Или, в качестве альтернативы, внешнее атмосферное давление может быть уменьшено рядом с наружной стороной клапана 22). Емкость в основном сдавливают для увеличения давления внутри емкости относительно внешнего атмосферного давления. Это вытесняет продукт из емкости по направлению к клапану 22, который вытесняет клапан 22 из утопленного или втянутого положения (показано пунктирными линиями на фиг.14) по направлению к выступающему наружу положению (показано сплошными линиями на фиг.14 и 15). Смещение наружу центральной головки 76 клапана 22 выполняется относительно тонкого гибкого рукава 78. Рукав 78 перемещается из выступающего внутрь исходного положения (показано пунктирными линиями на фиг.15) в смещенное наружу положение под давлением, и это происходит в результате «прокрутки» рукава 78 вдоль себя наружу по направлению к наружному концу упаковочной тары (по направлению к положению, изображенному сплошными линиями на фиг.14 и 15).
Во время процесса открытия клапана головка 76 клапана вначале смещается наружу при сохранении в основном вогнутой закрытой конфигурации (фиг.14 и 15). Начальное смещение наружу закрытой вогнутой головки 76 выполняется относительно тонкого гибкого рукава 78. Рукав 78 перемещается из утопленного исходного положения в положение под давлением, в котором рукав 78 проходит наружу по направлению к открытому концу и может, предпочтительно, проходить за открытый конец устройства, в котором установлен клапан 22. То есть рукав 78 проходит в осевом направлении наружу (т.е. наружу в направлении выпускаемого потока вещества для распределения через клапан 22). Однако клапан 22 не открывается (т.е. щели 82 не открываются) до тех пор, пока головка 78 клапана не пройдет, по существу, весь путь в полностью выступающее положение. Фактически, так как головка 76 клапана перемещается наружу, головка 76 клапана подвергается сжимающим усилиям, направленным радиально внутрь, которые, кроме того, стремятся препятствовать открытию щелей 82. Кроме того, головка 76 клапана в основном удерживает свою закрытую конфигурацию, когда она перемещается вперед, и даже после того, как рукав 78 и головка 76 клапана достигнут полностью выступающего положения (приблизительно, как показано на фиг.13). Однако, когда внутреннее давление становится достаточно большим по сравнению с внешним давлением, тогда щели 82 в выступающей головке 76 клапана быстро открываются для распределения продукта (фиг.16-19). Текучее вещество затем вытесняется или выливается через открытые щели 82.
Описанное выше выдачное действие клапана 22 в основном будет возникать только после того, как (1) крышка (если таковая имеется) будет перемещена в открытое положение, (2) упаковочная тара будет наклонена или перевернута, и (3) емкость будет сдавлена. Давление на внутреннюю сторону клапана 22 будет заставлять клапан открываться, когда перепад между внешним и внутренним давлениями достигает заданного значения. Предпочтительно, клапан 22 выполнен с возможностью открытия только после того, как достаточно большой перепад давления действует в поперечном направлении клапана, который вызывается сдавливанием емкости с достаточным усилием (если емкостью не является жесткая емкость) и/или вызывается достаточно уменьшенным давлением (т.е. пониженным давлением), приложенным к наружной стороне горловины 50.
В зависимости от конкретной конструкции клапана, открытый клапан 22 может закрываться, когда уменьшается перепад давления, или клапан может оставаться открытым, даже если перепад давления уменьшается до нуля. В предпочтительном варианте осуществления клапана 22, проиллюстрированного для предпочтительного варианта осуществления устройства, изображенного на фиг.1-9, клапан 22 выполнен с возможностью закрытия, когда перепад давления уменьшается до заданного значения или ниже его. Таким образом, когда давление на емкость при сдавливании снимается, клапан 22 закрывается, и головка 76 клапана вдвигается в свое утопленное исходное положение в горловине 52.
Предпочтительно, клапан 22 выполнен с возможностью выдерживания веса текучей среды на внутреннюю сторону клапана 22, когда емкость полностью перевернута. При такой конструкции, если емкость перевернута, в то время как клапан 22 закрыт, а емкость не сдавливается, тогда воздействие одного лишь веса текучего вещества на клапан не заставит клапан 22 открыться или оставаться открытым. Кроме того, если емкость, на которой установлен закрытый клапан 22, нечаянно наклонили (после открытия крышки, если таковая имеется), тогда продукт по-прежнему не вытекает из клапана 22, поскольку клапан 22 остается закрытым.
В одном предпочтительном варианте осуществления лепестки 83 клапана открываются наружу, только когда головка 76 клапана подвергается воздействию заданного перепада давления, действующему в направлении градиента давления, в котором давление на внутреннюю поверхность головки клапана превышает на заданное значение местное внешнее давление на наружную поверхность головки клапана. Затем продукт может распределяться через открытый клапан 22 до тех пор, пока перепад давления не опустится ниже заданного значения, и затем лепестки 83 закроются полностью.
Клапан 22 также может быть выполнен достаточно гибким для обеспечения впуска воздуха из окружающей среды, как подробно описано ниже, так что закрывающиеся лепестки 83 могут продолжать перемещаться дальше внутрь для обеспечения открытия клапана 22 внутрь, когда направление градиента перепада давления изменяется на обратное, и давление на наружную поверхность 102 головки клапана превышает давление на внутреннюю поверхность 104 головки клапана на заданное значение.
Для некоторых распределяющих устройств может быть желательным, чтобы клапан 22 не только распределял продукт, но также обеспечивал такой впуск воздуха из окружающей среды (например, для обеспечения возврата исходной формы сдавленной емкости, на которой установлен клапан). Такая способность впускать воздух может быть обеспечена посредством выбора соответствующего материала для устройства клапана и посредством выбора соответствующей толщины, форм и размеров для различных частей головки 76 клапана для конкретного материала клапана и общего размера клапана. Форма, гибкость и упругость головки клапана и, в частности, лепестков могут быть рассчитаны или установлены таким образом, что лепестки будут отклоняться внутрь при воздействии достаточного перепада давления, который действует в поперечном направлении головки 76 и в направлении градиента, которое противоположно направлению градиента перепада давления во время распределения продукта. Такой обратный перепад давления может устанавливаться, когда пользователь отпускает сдавленную упругую емкость, на которой установлен клапан 22. Упругость стенки емкости (или стенок) будет заставлять стенку возвращаться к обычной конфигурации большего объема. Увеличение объема внутренней части емкости будет вызывать временное падение внутреннего давления. Когда внутреннее давление в значительной степени опускается ниже давления окружающей среды, перепад давления в поперечном направлении клапана 22 будет достаточно большим для отклонения лепестков клапана внутрь для обеспечения впуска окружающего воздуха. В некоторых случаях, однако, желаемая скорость или интенсивность впуска может не возникнуть до тех пор, пока сдавленную емкость не вернут в, по существу, вертикальную ориентацию, которая позволяет продукту проходить под действием силы тяжести из клапана 22.
Следует понимать, что выдачное отверстие клапана может иметь формы, отличные от проиллюстрированных щелей 82. Если отверстие образовано с помощью щелей, тогда щели могут принимать другие формы, размеры и/или конфигурации в соответствии с желаемыми выдачными характеристиками. Например, отверстие также может включать в себя пять или больше щелей.
Выдачной клапан 22, предпочтительно, выполнен с возможностью использования вместе с определенной емкостью и конкретным типом продукта для обеспечения точных желаемых выдачных характеристик. Например, вязкость и плотность текучего продукта могут быть факторами при выполнении конкретной конфигурации клапана 22 для жидкостей, которая включает в себя форму, размер и прочность емкости. Жесткость и твердомер материала клапана, а также размер и форма головки 76 клапана также являются важными для обеспечения желаемых выдачных характеристик и могут быть согласованы как с емкостью, так и текучим веществом, распределяемым из нее.
Было установлено, что новая конфигурация клапана 22, особенно, головки 76 клапана, обеспечивает повышенную эффективность относительно воздействий ускоренного кратковременного гидравлического давления или гидравлического удара. Если упаковочная тара, содержащая укупорочное средство с клапаном, устанавливается или перемещается по поверхности посредством значительного усилия или удара, клапан оказывает сопротивление открытию в результате воздействий кратковременного давления или гидравлического удара. Повышенное сопротивление открытию клапана при воздействии гидравлического удара является важным в ситуациях, когда большая часть продукта или другого текучего вещества из емкости была выгружена, и пользователь ударяет упаковочную тару о поверхность для перемещения оставшегося текучего продукта к одному концу емкости, что в основном вызывает многочисленные удары о клапан. При таких условиях, новый клапан настоящего изобретения имеет меньшую тенденцию открываться и давать утечку.
Кроме того, когда клапан установлен в укупорочном средстве с перегородкой, такой как перегородка 122, расположенной в стопорном кольце 34, как описано выше, перегородка будет дополнительно увеличивать сопротивление клапана открытию в ответ на давления, вызванные гидравлическими ударами при воздействии на упаковочную тару, и установка перегородки является особенно эффективной для минимизации утечки через клапан при его преждевременном открытии, когда упаковочную тару бросают на поверхность, что может вызвать вибрации в укупорочном средстве и текучем веществе, или когда упаковочная тара падает под углом, вызывающим боковой удар по упаковочной таре.
Полагают, что сопротивление клапана преждевременному открытию, когда клапан подвергается воздействиям кратковременного давления, вызванного внутренним гидравлическим ударом, является, по меньшей мере, отчасти результатом наличия центральной части головки клапана с выступающим внутрь выступом в осевом направлении и отчасти большей толщиной в центре выступающей части, где пересекаются щели.
Кроме того, полагают, что выпуклая дугообразная конфигурация (если смотреть с внутренней стороны клапана) клапана в закрытом состоянии также способствует улучшенным характеристикам сопротивления воздействиям кратковременным давлениям, вызванных внутренними гидравлическими ударами. Хотя нет никакого смысла связывать с какой-либо рабочей теорией, полагают, что новая конфигурация обеспечивает более прочную и более жесткую уплотняющую конфигурацию щелей в закрытом положении.
Легко будет понятно из приведенного выше подробного описания настоящего изобретения и из его чертежей, что множество других изменений и модификаций может быть сделано без отхода от истинной сущности и объема новых концепций или принципов настоящего изобретения.
1. Выдачной клапан для текучей среды, имеющий, в основном, круглую конфигурацию относительно продольной оси, вдоль которой может выдаваться текучее вещество из указанного клапана в направлении нагнетаемого потока, причем указанный клапан имеет осевое направление наружу, которое определяется указанным направлением выпускаемого потока, и указанный клапан имеет осевое направление внутрь, которое определяется как направление, противоположное указанному осевому направлению наружу, причем указанный клапан содержит
(A) периферийную установочную часть;
(B) головку клапана, которая является гибкой и упругой, причем указанная головка клапана имеет
(1) обычно закрытое отверстие, которое образовано, по меньшей мере, одной щелью, и которое может открываться, для пропускания выпускаемого потока указанного вещества,
(2) полностью втянутое закрытое положение, которое является аксиально внутренним, по меньшей мере, другой части указанного клапана,
(3) наружную поверхность, которая
(a) может граничить с окружающей средой на наружной стороне клапана, и
(b) имеет, в основном, утопленную конфигурацию, если смотреть с наружной стороны клапана, когда указанная головка клапана находится в полностью втянутом закрытом положении, и
(4) внутреннюю поверхность, которая
(a) может граничить с текучим веществом на внутренней стороне клапана, и
(b) имеет радиально наружную часть поверхности с выпуклой дугообразной конфигурацией, если смотреть с внутренней стороны клапана, когда указанная головка клапана находится в полностью втянутом закрытом положении, и
(c) имеет центральную внутреннюю часть поверхности, которая (i) находится радиально внутри указанной радиально наружной части поверхности; (ii) выдается внутрь в осевом направлении, чтобы выступать от указанной радиально наружной части поверхности, и (iii) имеет выпуклую дугообразную конфигурацию, если смотреть с внутренней стороны клапана, когда клапан находится в полностью втянутом закрытом положении; и
(С) соединительный рукав, который
(1) является гибким и упругим,
(2) образует, в основном, трубчатую форму на, по меньшей мере, части длины рукава, и
(3) проходит между указанной периферийной установочной частью и указанной головкой клапана и соединяет их в конфигурацию, которая, когда указанный клапан подвергается воздействию достаточного перепада давления, сгибается и прокатывается в указанном осевом направлении наружу, когда указанная головка клапана перемещается из указанного полностью втянутого закрытого положения в выступающее положение, которое является аксиально наружным от указанного полностью втянутого закрытого положения, и которая обеспечивает открытие отверстия.
2. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанное отверстие головки клапана образовано с помощью пары пересекающихся щелей, причем каждая указанная щель полностью проходит через толщину указанной головки клапана, и причем каждая указанная щель проходит радиально наружу к, по меньшей мере, указанной радиально наружной части указанной внутренней поверхности указанной головки клапана.
3. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанный соединительный рукав образован, по меньшей мере, частично с помощью, в основном, трубчатой стенки; и
указанная трубчатая стенка, если смотреть в продольном сечении по плоскости, содержащей указанную продольную ось, имеет в основном J-образное поперечное сечение, когда клапан расположен таким образом, что указанная продольная ось ориентирована вертикально с указанной головкой клапана вверху и с указанной периферийной установочной частью внизу.
4. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанный соединительный рукав образован, в основном, трубчатой стенкой, имеющей, в основном, постоянное сечение.
5. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанная наружная поверхность головки клапана расположена на частично сферической кривой, которая образует дугу окружности в продольном сечении, если смотреть вдоль плоскости, содержащей указанную продольную ось.
6. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанная радиально наружная часть внутренней поверхности головки клапана является частично сферической поверхностью, которая образует дугу окружности, если смотреть в продольном сечении вдоль плоскости, содержащей указанную продольную ось.
7. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанная центральная внутренняя часть внутренней поверхности головки клапана является частично сферической поверхностью, образующей дугу окружности, если смотреть в поперечном сечении вдоль плоскости, содержащей указанную продольную ось.
8. Выдачной клапан для текучей среды по п.7, в котором указанная дуга окружности центральной внутренней части внутренней поверхности головки клапана имеет радиус, и
указанная наружная поверхность головки клапана расположена на частично сферической кривой, образующей дугу окружности, имеющей радиус, который немного больше радиуса указанной центральной внутренней части внутренней поверхности головки клапана.
9. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором толщина указанной головки между указанной наружной поверхностью и указанной центральной внутренней частью внутренней поверхности больше толщины в центре на продольной оси, чем на окружности указанной центральной внутренней части внутренней поверхности.
10. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором наружный диаметр указанной центральной внутренней части внутренней поверхности головки клапана находится в пределах от около 10% до около 66% от наружного диаметра указанной радиально наружной части внутренней поверхности головки клапана.
11. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанная центральная внутренняя часть внутренней поверхности головки клапана выступает в осевом направлении внутрь за радиально наружный край указанной центральной внутренней части внутренней поверхности головки клапана на расстояние, которое находится в пределах от около 5% до около 25% от наружного диаметра указанной центральной внутренней части внутренней поверхности головки клапана.
12. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, в котором указанная головка клапана толще в центре вдоль продольной оси, чем на окружности указанной центральной внутренней части внутренней поверхности головки клапана, и указанная центральная внутренняя часть внутренней поверхности головки клапана выступает в осевом направлении внутрь от ее окружности на расстояние, которое находится в пределах от около 25% до около 75% от толщины указанной головки клапана в центре на продольной оси.
13. Выдачной клапан для текучей среды по п.1, дополнительно объединенный с перегородкой, расположенной аксиально внутрь указанной центральной внутренней части поверхности головки клапана и на расстоянии от нее.
14. Выдачной клапан для текучей среды по п.13, в котором указанной перегородкой является отдельная часть стопорного кольца, которое может быть использовано для удержания указанной периферийной установочной части клапана в укупорочном средстве.
15. Выдачной клапан для текучей среды по п.13, в котором указанная перегородка имеет кольцевую стенку в форме усеченного конуса, сужающуюся к, в основном, плоской круглой нижней стенке и соединенную с ней.
16. Выдачной клапан для текучей среды по п.13, в котором отверстия потока образованы вокруг указанной перегородки в указанном стопорном кольце для впуска потока указанного текучего вещества на периферии указанной головки клапана и на внутренней стороне указанного соединительного рукава.
17. Выдачной клапан для текучей среды по п.13, в котором указанное отверстие образовано с помощью множества пересекающихся щелей, каждая из которых проходит вбок от точки пересечения щелей к радиально наружному концу, оканчивающемуся на головке клапана; и
указанная перегородка проходит вбок за указанный радиально наружный конец каждой указанной щели.
18. Выдачной клапан для текучей среды по п.13, в котором осевое направление, расположенное между указанной головкой клапана и указанной перегородкой, меньше диаметра указанной центральной внутренней части указанной внутренней поверхности головки клапана.
19. Выдачной клапан для текучей среды по п.13, в котором осевое направление, расположенное между указанной головкой клапана и указанной перегородкой, меньше диаметра траектории окружности, образованной наибольшим радиальным расстоянием указанных щелей от указанной точки пересечения указанных щелей на указанной продольной оси.
