CN100564177C - 用于饮用容器的阀 - Google Patents
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Abstract
该发明涉及用于饮用容器(2)的低压启动流出机构用的阀。所述阀包括阀头(34)和阀座(44)，其中所述阀座(44)与膜(1)进行传力连接安置，而所述阀头(34)通过至少一个撑条(36)固定到其余的结构。
Description
技术领域
该发明涉及用于饮用容器的低压启动(underpressure-activated)阀装置。所述阀包括阀头、阀座和可变形膜(membrane)。阀座被安置与可变形膜成传力连接，而阀头被固定到相关的支撑结构。特别地，本发明集中在适于模具铸造和大规模生产的阀设计。
背景技术
专利文献公开了几种利用低压来启动用于饮用容器的阀的装置，例如如美国专利No.6,290,090和挪威专利No.315182中所示。在该领域中所有的现有技术都是阀座被固定到相关联的结构，在阀的启动期间只有阀头的密封表面可以被移动或者改变形状。但是通过让阀座可移动，就可以避免需要让阀头要求水平的密封表面，所述水平密封表面在模制之后必须被拉出铸造模具，这样可能引起对对这样的密封表面的损坏。密封表面在组装期间也可能受到损坏，因为当通过阀开口受力时其变得强烈变形。必须通过公知的检测方法检测密封表面引起成本和复杂性的增加。
发明内容
本发明的目的是补救现有技术中的所述缺点。
首先和最重要的是，本发明寻求改进现有技术的制造和相关方面的成本。
本发明的一个目的也是提供一种阀设计，所述阀设计制造简单，并能够容忍相对较高的压力。
所述目的根据本发明的下述的说明书和随后的权利要求中所公开的特征来实现。
本阀装置用于在具有内压P3的饮用容器上使用。所述阀设置在封闭件内，其下游端设有饮用开口，上游端被打开。在使用的位置中，封闭件的上游端围绕饮用容器中的开口连接，由此阀可以通过所述饮用开口打开和关闭从所述饮用容器的液体流出物(liquid outflow)，所述饮用开口设置在阀的下游。所述阀通常包括：
-可变形膜体，设有当在使用位置中时固定地连接到封闭件的连接端和压力密封地并可移动地连接到封闭件的自由操纵端；
-阀头；和
-阀座，当阀不活动并处于其歇置位置中时阀头相对所述阀座密封。所述封闭件也包括：
-压力平衡室，所述压力平衡室与所述封闭件的周围压力P1以及膜体的一侧连通；和
-抽吸室，所述抽吸室与所述下游饮用开口以及膜体的另外一侧连通。
当通过所述下游饮用开口抽吸室被供给小于所述周围压力P1预定值的低压P2时，所述阀被安置成对所述液体流出物(liquid outflow)打开。由此，膜体被暴露给用阀打开力启动和移动膜体的压力差异(P1-P2)。
该阀装置的新颖特征包括：
-阀头被固定地和可旁路地(by-passably)连接到封闭件；
-阀座连接到膜体的操纵端；
-阀座设置在阀头的上游；和
-阀座压力密封地和可移动地连接到所述封闭件。由此，当抽吸室被供给所述低压P2时，阀座可以从阀头移开，并将所述阀向液体流出物打开。
通常，周围压力P1包括环境压力。但是，当阀不活动且关闭时，饮用容器可以等于或者高于周围压力P1，而当阀被打开且液体的流出发生时，压力P3可以实际上小于周围压力P1。
例如所述饮用容器可以包括瓶、硬纸盒、饮用包、杯子、供给瓶等。饮用容器中的液体可以是任何液体食品，包括加压饮料、温热饮料、液体食物、冰激凌等。
原理上，所有公知类型的膜可以用于本膜体，例如扁平的、圆形的和径向悬置的膜，以及具有锥形、三维尺寸形状的膜。所述膜可以具有对称以及非对称的形状。它们可以包括几种材料，例如刚性肋和传送力的部分的组合，以及允许所述膜体径向压缩的软塑料。
优选地，膜体和阀座必须包括可变形和软材料，优选地相同的材料。但是，阀头和其固定连接到封闭件必须包括刚性更大的材料。
通过本发明的阀设计，阀座传力地连接到膜体。当例如用户在所述抽吸室内抽吸低压P2并压力影响膜体的所述另外一侧时，膜体被移动和/或者变形并因此将大体上轴向的阀打开力传送到阀座。由于阀头被固定地连接到所述封闭件，阀座这样从与阀头的密封配合移开，并打开所述阀以流出。
所述膜体可以具有轴向延伸部(axial extension)，这样可以形成套筒状主体。有利地，套筒状主体可以具有管形、锥形或者大致锥形的形状。当受到压力影响时，这样膜体可以径向移动并减小轴向延伸部。该膜形状在阀的初始打开期间产生较大的阀打开力，并可以用于当相对高的阀关闭压力P3出现在饮用容器中时有利。由此，相对大的阀打开力可以在所述抽吸室内供给适当的低压P2来实现。
在一个实施例中，膜体的连接端可以在上游端处或者附近连接到封闭件，而膜体的操纵端可以在下游端处或者附近连接到封闭件。
这样，阀座的上游侧在连接端和设置于饮用容器内的开口之间的隔壁(partition)内可变形地连接到流出开口。由此，所述抽吸室设置在隔壁和膜体之间，而所述压力平衡室设置在膜体和封闭件之间。此外，阀座设有至少一个将抽吸室和饮用开口连接的连接通道，由此允许所述低压P2被供给到抽吸室用于启动和打开所述阀。
阀座的上游侧也设有可变形环形垫片，所述垫片被安置以压力密封地配合在隔壁内的所述流出开口的周围。例如，流出开口可以设置在管状流出通道的自由端内，所述自由端从隔壁伸出并形成其一部分。作为可选，阀座的上游侧可以设有可变形套筒(flexible sleeve)，例如软和/或者风箱状套筒，所述套筒连接到隔壁内的所述流出开口。套筒可以形成连接到阀座的单独的部分，或者套筒可以与阀座一起集成(例如模制)。此外，套筒的上游端可以连接到管状流出通道，所述通道从隔壁伸出并形成其一部分。
阀座可以通过设置在阀座的外部上的可变形密封颈圈压力密封地和可移动地连接到封闭件。
对于通过模制大规模制造膜体，膜体在模制并从对应的铸造模具移除时具有展开的Y形也是有利的。该Y形膜体很容易从铸造模具中移除，并且不会对其产生任何损坏。这样，膜体在紧随从铸造模具移除之后将具有该Y形，此后，其可以弯曲并折叠为其正常的形状用于后续组装，并与其它相关的部件一起使用。
在另外的实施例中，膜体的连接端可以在上游端处或者附近连接到封闭件，而膜体的操纵端可以在下游端处或者附近连接到封闭件。
这样，阀座的上游侧可以通过设置在阀座的外部并从其伸出的可变形密封颈圈(collar)压力密封地并可变形地连接到封闭件。这样，所述压力平衡室设置在密封颈圈、膜体和封闭件之间，而抽吸室设置在膜体和所述封闭件内的所述饮用开口之间。此外，阀座设有将抽吸室和饮用开口连接的至少一个连接通道，由此允许所述低压P2被供给到抽吸室，用于启动和打开所述阀。此外，可变形密封颈圈可以以封闭件内的内肩部的形式连接到密封表面。
此外，膜体的连接端可以可释放地连接到所述封闭件。连接端和封闭件可以通过例如搭接连接件或者螺纹连接的快速释放连接件来连接。
所述封闭件也可以设有限定所述饮用开口的内颈圈，其中内颈圈设有快速释放连接件的第一连接元件，而所述连接端设有所述快速释放连接件的协作第二连接元件。
通常，所述封闭件可以设有至少一个出口(vent)，例如孔，所述出口形成到所述压力平衡室内。
此外，所述阀头可以通过至少一个撑条(stay)连接到所述封闭件。
此外，所述阀头和/或者阀座可以设有，或者设置作为，引导装置，所述引导装置在阀的关闭期间在阀座中将阀头对中。
本阀装置的特别的有利特征在于，阀关闭压力将在饮用容器内增加内压力P3时增加，所述可移动阀座在使用的位置时相对阀头施加所述阀关闭压力。由此，在过压P3出现在容器内或者响应挤压在一起的容器时不会被打开。这防止了无意的流出和从饮用容器溅出；这与用于饮用容器的许多公知的阀相反。
本阀装置和封闭件根据需要可以设有保护顶盖和/或者其它特殊的适当类型的技术适应措施。这特别重视将阀装置和/或者封闭件连接到饮用容器的方法和装置的选择。这也关心在阀装置和/或者封闭件内的部件之间的包括所述环形垫片和密封颈圈的凸缘状封闭件以及包括搭接连接件和螺纹连接的快速释放连接件的设计的选择。这些可以适于在所有类型的饮用容器上使用。如果所述装置将适于容易清洁和/或再利用，可以使用例如螺纹连接而不是搭接连接件。
附图说明
在下述中，描述了本阀装置的几个优选实施例的非限定示例，其中这些实施例在附图中作为垂直截面显示，其中：
图1a-1b显示了安置在连接到瓶的螺旋盖形式的封闭件内的根据本发明阀装置的第一实施例，所述阀被分别显示在关闭和打开位置内；
图2a-2b显示了安置在连接到瓶的螺旋盖形式的封闭件内的根据本发明阀装置的第二实施例，所述阀被分别显示在关闭和打开位置内；
图3a-3c显示了设置在连接到饮用容器的封闭件之内的根据本发明的阀装置的第三实施例，所述阀被分别显示在关闭、打开以及也在打开和通风(venting)的位置中；和
图4a-4c显示了根据本发明的阀装置的第四实施例，其中图4a-4c显示了在它们的组装之前的阀装置的单独的部件，而图4d显示了在它们的组装之后的部件。
附图是示意性的，且因此相对如图所示的详细的尺寸和相对位置有点扭曲。相同的参考符号大体上用于本发明的实施例的不同示例中的相似或者对应的细节。
具体实施方式
所有的附图显示了具有内压力P3的用于饮用容器4的阀2的装置。阀2设置在封闭件6内，其下游端8设有饮用开口10，其上游端12被打开并当在使用位置中时围绕饮用容器4内的开口14连接。因此，阀2可以从饮用容器4通过所述饮用开口10对液体流出(未示出)打开和关闭，所述饮用容器4设置在阀2的下游。
通常，根据本发明的阀2包括：
-可变形膜体16，当处于使用的位置时，所述可变形膜体16设有固定地连接到封闭件6的连接端18，且也包括压力密封地和可移动地连接到封闭件6的自由操纵端20；
-阀头22；和
-阀座24，当阀2不活动且处于其歇置位置中时，所述阀头22相对阀座24密封。
封闭件6也包含：
-压力平衡室26，所述压力平衡室26与封闭件6的周围压力P1和膜体16的一侧28连通；和
-抽吸室30，所述抽吸室30与所述下游饮用开口10和膜体16的另外一侧32连通。阀2被安置以当抽吸室30通过下游饮用开口10供给小于所述环境压力P1预定值的低压P2时对所述液体流出物打开。由此，膜体16被暴露给用阀打开力启动和移动膜体16的压力差异(P1-P2)。
该阀2的新颖特征包括：
-阀头22被固定地和可旁路地(by-passably)连接到封闭件6；
-阀座24连接到膜体16的操纵端20；
-阀座24设置在阀头22的上游；和
-阀座24压力密封地和可移动地连接到所述封闭件6。由此，当抽吸室30被供给所述低压P2时，阀座24可以从阀头22移开，并将阀2对液体流出物打开。
在图1a-1b和2a-2b中，饮用容器4包括具有限定所述开口的螺纹饮用喷口34的瓶，而所述封闭件6包括可释放地连接到饮用喷口34的内螺旋盖。
但是，图3a-3c只显示了例如饮用硬纸盒的饮用容器4的壁的一部分，具有用于液体流出物的开口14。该实施例的示例显示了设有连接到饮用容器4的外部并围绕其开口14的外凸缘36的另外类型的封闭件6。
在所有的视图中，当主体处于其歇置位置中时，膜体16具有轴向延伸部和具有锥形(参看图1a-2b)或者大致锥形(参看图3a-3b)的套筒状主体。此外，阀头22通过至少一个连接撑条38连接到封闭件6。在图1a-2b中，阀头22设有上游圆顶形部分40，在阀2的关闭期间(参看图1a、2a)，所述上游圆顶形部分40构成将阀头22在互补形状的阀座24内对中的引导装置。但是在图3a-3c中，阀头22包括轴向撑条42，一端连接到所述连接撑条38，另外一端设有引导引导支柱(peg)44，其构成在阀2的关闭期间(参看图3a)将阀头22相对阀座24对中的引导装置。此外，所有的视图显示了封闭件6将至少一个出口46设置到所述压力平衡室26内。
在附图1a-1b和2a-2b中，膜体16的连接端18靠近螺旋盖6的上游端并在饮用喷口34和形成在螺旋盖6之内的肩部48之间连接到螺旋盖6和瓶4。但是，膜体16的操纵端20在螺旋盖6的下游端8处连接到封闭件6。阀座24的上游侧可变形地连接到设置连接端18和在瓶4内的开口14之间的隔壁52内。由此，所述抽吸室30设置在隔壁52和膜体16之间，由此所述压力平衡室26设置在膜体16和螺旋盖6之间。阀座24设有将抽吸室30与饮用开口10连接的至少一个连接通道54。此外，阀座24通过设置在阀座24的外部上的可变形密封颈圈56压力密封地和可移动地连接到螺旋盖6。
在图1a-1b中，阀座24的上游侧也设有可变形环形垫片58，所述垫圈58被安置以压力密封地配合在隔壁52内的所述流出开口50周围。在该示例中，流出开口50设置在从隔壁52伸出并形成其一部分的管状流出通道60的自由端内。
在图2a-2b内，阀座24的上游侧设有相对较软的套筒62，所述套筒62连接到隔壁52内的稍微不同形状的流出开口50。在该示例中，套筒62的上游端连接到压延(extruded)的且也稍微更短的管状流出通道60’，所述管状流出通道60’从隔壁52伸出并形成其一部分。在膜体16启动和运动时，套筒62也临时被压缩并轴向地缩短(参看图2b)。
但是，在图3a-3c中，膜体16的连接端18在封闭件6的下游端8处连接到封闭件6和饮用容器，而膜体16的操纵端20靠近封闭件6的上游端12连接到封闭件6。此外，阀座24的上游侧通过设置在阀座24的外侧并从其伸出的可变形密封颈圈64压力密封地并可移动地连接到封闭件6。这样，所述压力平衡室26设置在密封颈圈64、膜体16和封闭件6之间，而所述抽吸室30设置在膜体16和所述封闭件6内的所述饮用开口10之间。可变形密封颈圈64连接到封闭件6内的内肩部48形式的密封表面。
此外，膜体16的连接端18通过包括两个操作元件的搭接连接件66形式的快速释放连接件而可释放地连接到封闭件6，包括第一连接元件66a和第二连接元件66b。在该示例中，封闭件6设有限定所述饮用开口10的内颈圈68。所述内颈圈68设有所述第一连接元件66a，而连接端18设有所述第二连接元件66b。
图1b、2b、3b和3c显示了活动和打开位置中的阀2，其中阀座24由于低压P2已经被供给并出现在抽吸室30内的事实而从固定的(stationary)阀头22移开。由此，所得的压力差(P1-P2)将出现在抽吸室30内。该压力差异用由于改变其三维尺寸、径向形状的膜体16的缘故所导致的阀打开力启动、变形且这样而移动所述膜体16，并轴向变短。在所有的视图中所示的膜体16径向向内变形。但是，在如图1b、2b中所示的膜体16的变形导致膜体16轴向地缩短，而如图3b、3c中所示的膜体16轴向地延伸。
在图3c中，阀2也显示在通风位置中，其中饮用容器4内的压力由于液体的流出而小于周围压力P1。在该情况下，压力差异(P1-P3)作用在所述可变形密封颈圈64上并将其向内沿着饮用容器4的方向移动直到其通过封闭件6内的所述出口46、压力平衡室26和密封颈圈64和封闭件6的肩部48之间的槽70打开来进行通风。空气允许进入的方向用图中的向下指向的箭头来显示。密封颈圈64将随着压力均衡出现在饮用容器4内，即当P3大于或者等于P1时迅速重新密封。饮用容器4的通风不限于只在阀被启动和打开时执行，通风也可以独立于该通风方法来执行。
在低压P2停止时，在可变形膜体16、所述密封颈圈56，64、所述环形垫片58和/或者所述可变形套筒62的变形之后，阀2将响应弹性地弹回回弹(resilient rebound)而关闭。
根据本发明的另外一方面，图4a-4d显示了与如图2a-2b所示的实施例相似的本阀装置的第四实施例。图4a-4c显示了在它们组装之前的阀装置的单独的部件，而图4d显示了在它们组装之后的这些部件。
具体而言，图4a显示了具有通过通常的模制技术用于大规模制造的有利形状的膜体16。通过形成铸模以在所述模具中制造时提供具有展开Y形的对应的膜体16，膜体16将很容易从模具中移除而不会在这样做的过程中产生任何损坏。这样，膜体16在模制并从对应的铸造模具移除时具有展开的Y形状。但是，在该实施例中，膜体16的连接端18形成为具有圆形横截面的O形环。此外，连接到隔壁52的所述套筒62与阀座24一体形成。
此外，图4b显示了在弯曲并向下折叠到其使用的正常形状之后的膜体16，其中O形环18与设置在所述隔壁52的下游侧上的对应第一圆形槽72配合。在该实施例中，隔壁52的上游侧也设有球形的颈圈(bulbous collar)76和围绕的支撑颈圈76，在其间可以容纳瓶(未示出)用于连接到本阀装置。
另外，图4c显示了与图1a-2b相似的螺旋盖6。在该实施例中，螺旋盖6的肩部48设有用于配合所述O形环18的第二圆形槽78。
图4d显示了在螺旋盖6之内组装的本阀装置并准备连接到瓶4，在所述位置中，O形环18容纳在所述第一和第二槽72、78之间。
Claims (21)
1.一种用于具有内压(P3)的饮用容器(4)的阀(2)装置，其中阀(2)设置在封闭件(6)内，所述封闭件(6)具有下游端(8)和上游端(12)，其中所述下游端(8)设有饮用开口(10)，所述饮用开口(10)位于所述阀(2)的下游，并且其中所述上游端(12)被打开并当处于使用位置时围绕饮用容器(4)内的开口(14)连接，由此，所述阀(2)以一种方式构成，这种方式允许所述阀(2)通过所述饮用开口(10)对来自饮用容器(4)的液体流出物打开和关闭；所述阀(2)包括：
-可变形膜体(16)，设有连接端(18)和自由操纵端(20)，当在使用位置中时，所述连接端(18)固定地连接到封闭件(6)，并且其中所述自由操纵端(20)压力密封地并可移动地连接到封闭件(6)；
-阀头(22)；和
-阀座(24)，当阀(2)不活动并处于其歇置位置中时阀头(22)相对所述阀座(24)密封；
-所述封闭件(6)也包含：
-压力平衡室(26)，所述压力平衡室(26)与膜体(16)的一侧(28)连通并且也与所述封闭件(6)外部的周围压力(P1)连通；和
-抽吸室(30)，所述抽吸室(30)与所述下游饮用开口(10)连通，也与膜体(16)的另外一侧(32)连通；和
-其中，当通过所述下游饮用开口(10)抽吸室(30)被供给小于所述周围压力(P1)预定值的低压(P2)时，所述阀(2)被安置以对所述液体流出物打开，由此，压力差异(P1-P2)作用膜体(16)并且产生用于启动和移动膜体(16)的阀打开力，其特征在于，阀头(22)被固定地并可旁路地连接到所述封闭件(6)；
-其中阀座(24)连接到膜体(16)的操纵端(20)；
-其中阀座(24)设置在阀头(22)的上游；和
-其中阀座(24)压力密封地和可移动地连接到所述封闭件(6)；
-由此，阀座(24)构成为当所述低压(P2)供给到抽吸室(30)时，允许阀座(24)从阀头(22)移开并对液体流出物打开阀(2)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜体(16)具有轴向延伸部，这样形成套筒状主体。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，套筒状主体(16)具有管形、锥形或者大致锥形的形状。
4.根据权利要求1、2或者3所述的装置，其特征在于，膜体(16)的连接端(18)在上游端(12)处或者附近连接到封闭件(6)，而膜体(16)的操纵端(20)在下游端(8)处或者附近连接到封闭件(6)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，阀座(24)的上游侧可变形地连接到隔壁(52)中的流出开口(50)，所述隔壁(52)设置于所述连接端(18)和在所述饮用容器(4)内的开口(14)之间，由此，所述抽吸室(30)设置在隔壁(52)和膜体(16)之间，而所述压力平衡室(26)设置在膜体(16)和封闭件(6)之间；和
-其中阀座(24)设有至少一个将抽吸室(30)和饮用开口(10)连接的连接通道(54)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，阀座(24)的上游侧设有可变形环形垫片(58)，所述可变形环形垫片(58)被安置以压力密封地配合在隔壁(52)内的所述流出开口(50)的周围。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，流出开口(50)设置在管状流出通道(60)的自由端内，所述自由端从隔壁(52)伸出并形成其一部分。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，阀座的上游侧设有可变形套筒(62)，所述套筒连接到隔壁(52)内的所述流出开口(50)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，套筒(62)的上游端连接到管状流出通道(60’)，所述通道从隔壁(52)伸出并形成其一部分。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，阀座(24)通过设置在阀座(24)的外部上的可变形密封颈圈(56)压力密封地和可移动地连接到封闭件(6)。
11.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，膜体(16)在模制并从对应的铸造模具移除时具有展开的Y形形状。
12.根据权利要求1、2或者3所述的装置，其特征在于，膜体(16)的连接端(18)在下游端(8)处或者附近连接到封闭件(6)，而膜体(16)的操纵端(20)在上游端(12)处或者附近连接到封闭件(6)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，阀座(24)的上游侧通过设置在阀座(24)的外部并从其伸出的可变形密封颈圈(64)压力密封地并可变形地连接到封闭件(6)；
-所述压力平衡室(26)这样设置在密封颈圈(64)、膜体(16)和封闭件(6)之间，而抽吸室(30)设置在膜体(16)和所述封闭件(6)内的所述饮用开口(10)内。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，可变形密封颈圈(64)以封闭件(6)内的内肩部(48)的形式连接到密封表面。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，膜体(16)的连接端(18)可释放地连接到所述封闭件(6)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，连接端(18)和封闭件(6)通过快速释放连接件来连接。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，快速释放连接件是搭接连接件(66)或者螺纹连接。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述封闭件(6)设有限定所述饮用开口(10)的内颈圈(68)；和
-其中内颈圈(68)设有快速释放连接件的第一连接元件，而所述连接端(18)设有所述快速释放连接件的协作第二连接元件。
19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述封闭件(6)设有至少一个出口(46)，所述出口形成到所述压力平衡室(26)内。
20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀头通过至少一个撑条(38、42)连接到所述封闭件(6)。
21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀头(22)和/或者阀座(24)的至少一个设有，或者设置作为引导装置(40，44)，所述引导装置(40、44)在阀(2)的关闭期间将阀头(22)在阀座(24)中对中。
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