因此本发明的任务在于,对根据开始部分所述类型的装置作出改进,以使得在一个可向外输出处于压力下的液体的容器存储空间内能尽可能精确地保持预调节的压力。该装置应尽可能简单及成本合理地实现。在此情况下,长的存放时间对压力调节的精确性无不利的影响。
根据本发明,该任务将在开始部分所述类型的装置上这样地解决,即压力调节装置具有一个轴向可运动的调节机构,该调节机构通过一个预偏压装置在向着打开位置的方向上被加载,在该打开位置中驱动流体由压力储存罐输出到存储空间;容器所经受的环境压力在向着打开位置的方向上作用在调节机构上;及容器的存储空间内部的内压力在向着关闭位置的方向上作用在调节机构上。
以此方式完全地解决了本发明的任务。
根据本发明,现在该存储空间中的内部压力基于存储空间与容器的外部压力之间的压力差加上由预偏压装置产生的一个恒定力来设定。这具有其优点,即所需要的压力调节区域通过可通过预偏压装置的选择来适配。因此对于相应的装料可达到最佳的取出状态,以致例如小麦啤酒可用高于比尔森啤酒或其它含碳酸饮料如矿泉水的压力输出。在存储空间内部设定的压力不再与维持封闭的气体存储器、即一个气体弹簧相关,而可用机械的方式、例如通过机械弹簧来产生。以此方式可保证:与容器的存放时间无关地,即使在很长的存放时间后也可在容器的存储空间中调节到一个预设定的压力。
本发明的另一优点在于,一个空容器在制造厂可首先装有压力存储器及压力调节装置;及容器将与此无关地在以后的一个时刻上在装料厂装酒及可在一个任意时刻启动压力调节装置。因此压力调节装置的启动可直接地与容器的装料相联合地进行或在以后的一个时刻上进行,例如当应开始一个取酒过程时,由最终使用者来实现。因为不需要封闭的气体存储器来提供一个参考压力,根据本发明的装置的结构及安装大大地简化了,并可成本上更有利地构成。即使当使用塑料注塑部件成本上有利地制造,在长的存放时间后其调节性能未受到不良的影响。该压力调节装置可与压力储存罐一起被固定在容器的一个任意的位置上。
根据本发明的装置的另一优点在于,预制造的容器在制造厂可装有压力储存罐及压力调节装置及不变地可通过通常设在容器盖上的中心孔装料或封闭。因此可使用传统的装料及封闭装置,正如对于饮料工业的“聚会用罐”所使用的,无需对此作出更改。
在本发明的一个有利的进一步构型中,压力储存罐被构成具有组合的排出阀的压力罐。
通过该措施将允许使用传统的压力罐,由此可达到简单的结构并可成本上有利地制造。
在此情况下可合乎目的地使用这样的压力罐,其中气态的驱动流体结合在吸附剂、如活性碳上。以此方式可在压力罐中使用比不用该吸附材料时显著地低的充填压力。
在本发明的另一有利构型中该压力罐具有一个排出阀,该排出阀在向着关闭位置的方向上被一个比预偏压装置施加的力小的力预偏压。
以此方式可使用具有传统排出阀、例如通常类型的喷射罐上的排出阀的压力容器,而无需对此进行特殊的改变。因为由预偏压装置施加的力大于由排出阀施加的力,在向着打开位置的方向上得到一个合成的压力差,该压力差与由存储空间的内压力与容器外部压力之间的压力差施加在调节机构上的力形成平衡。
排出阀最好通过一个阀推杆来操作,在该阀推杆上作用有调节机构。
以此方式得到力压力调节装置与使用市场上流行的压力罐相结合的简单结构,该压力罐设有这样一个具有阀推杆的排出阀。
在本发明的一个有利的构型中预偏压装置被构成弹簧。
在此情况下可以是任意类型弹簧。虽然原则上不排除使用一个气体弹簧,但为了避免开始部分所述的与气体弹簧相关的缺点,最好使用一个机械弹簧。对此可以是任意的结构形式,例如螺旋弹簧、盘状弹簧、波状弹簧或其它的结构形式。这种弹簧最好由金属组成,但也可考虑使用塑料或其它的材料。
压力调节范围可通过弹簧特性曲线的选择来影响。
最好预偏压装置具有一个近似S形的特性曲线分布。
这种预偏压装置尤其可取的是,其中在所选择的区域中所施加的偏压力(弹簧力)近似地与偏移量无关。以此方式可消除制造公差的影响及可与预偏压装置的偏移无关地尽可能精确保持容器内部的内压力。
在本发明的另一优选构型中调节机构被构成膜片。
以此方式得到了一个特别灵敏的调节特性,该调节特性不会受到摩擦作用、如在活塞上出现的摩擦作用的不利影响,及对于由制造引起的公差不敏感。在此情况下该结构可这样地构成,即存储空间的内压力作用在膜的一侧上,而环境压力作用在该膜的另一侧上。
根据本发明的另一构型,设有一个可由容器的外侧操作的操作部件,它用于使压力调节装置由一个未启动位置转换到一个启动位置,在未启动位置中不进行压力调节。
以此方式压力调节装置的启动可完全与容器的装料过程无关地进行。因此容器可连同压力储存罐及压力调节装置由制造厂完全预批量地制造且在装料厂才装入饮料。压力调节装置的功能可在装料期间或装料以后的任何时刻被启动。因而尤其可做到:仅当最终使用者要开始取用过程时,压力调节装置才直接地由他来启动。
根据本发明的另一构型,压力调节装置具有一个阀壳体,在其中可转动地接收一个可由外部操作的操作部件,借助该操作部件通过转动使预偏压装置由未启动位置轴向地偏压到启动位置,以便使调节机构在向着打开位置的方向上被加载。
以此方式可实现调节机构的简单安装及启动。
根据本发明的另一构型,调节机构可轴向运动地被接收在一个膜片部件上,该膜片部件与阀壳体密封地连接。
以此方式可实现安装的简化。
膜片部件最好被构成与阀壳体及压力储存罐可锁合。也可变换地通过焊接方法来进行连接,如通过摩擦焊接或超声波焊接。
由此也支持了简化及快速的安装。
根据本发明的另一构型,压力调节装置可通过操作部件的转动被启动。
以此方式可实现简单的启动。
根据本发明的另一构型,预偏压装置被保持在膜片部件为一方与一个中间部件为另一方之间,其中该中间部件通过操作部件在阀壳体中的转动可在轴向上移动,以便使预偏压装置在向着打开位置的方向上对调节机构加载。
由此可得到特别简单的结构及特别简单的安装。
在本发明的一个有利的构型中,操作部件及中间部件具有相互配合的凸轮面,通过这些凸轮面可使操作部件的转动转换成中间部件的轴向运动。
以此方式可实现由未启动位置向启动位置的简单及快速的转换。
在本发明的一个合乎要求的构型中,设有用于限制操作部件与中间部件之间的转动角度的装置。
此外中间部件最好可在轴向上移动地,但抗转动地被接收在阀壳体中。
另外操作部件最好被构成可从外部插入到阀壳体中及可与该阀壳体锁合。
通过这些措施支持了简单的结构及简单的组装。
根据本发明的另一构型,在阀壳体内部在背着压力储存罐的一侧上构有一个相对存储空间密封的空腔,该空腔在启动位置中向外通风。
在本发明的一个有利的构型中,空腔在未启动位置中通过操作部件在阀壳体上的密封接触相对环境压力密封并通过操作部件转动到启动位置中形成向外通风。
以此方式在未启动状态中存储空间完全与环境影响隔离。压力调节装置的内空间在装料过程中受到保护,可防止液体如啤酒或冲洗水的无意渗入。以此方式同时保证了:当由最终使用者启动时压力调节机构才投入工作,以致在先不会有泄漏损耗。
在本发明的另一构型中,设有用于在启动位置中固定中间部件的装置。
以此方式可保证:一旦达到启动位置,可保持住该启动位置。
对此合乎目的地,操作部件由未启动位置开始的转动仅允许向着启动位置的方向。为此可在阀壳体中设置一个合适的齿部分,在其中配合操作部件的所属锁止部件。
根据本发明的另一构型,膜片部件具有一个可动地由膜片保持的法兰盘,借助该法兰盘可操作排出阀。
以此方式可实现膜片与压力储存罐的排出阀的简单的相互作用。
根据本发明的另一构型,膜片通过膜片部件保持与压力储存罐隔开,其中在膜片部件与压力储存罐之间构有一个空腔,排出阀通入该空腔中及通过至少一个排出孔与容器的存储空间形成连接。
以此方式得到膜片与压力储存罐的简单耦合,以便排出阀的操作可实现驱动流体通过该空腔输出到存储空间。
根据本发明的另一构型,膜片部件与膜片及法兰盘由塑料制成,其中由柔性材料作成的膜片与其它两个部件用2组分技术共同地制造。
借助在现有技术中基本上公知的2组分技术可用至少一种硬塑料及一种软塑料来制造多个塑料部件。在制造时可通过使用适合的注塑技术来实现,以使得软塑料组分与硬塑料组分材料接合地连接。以此方式可做到膜片部件与组合的膜片成本上有利的制造,其中膜片部件与膜片之间持久的密封可用成本有利的及可靠的方式来达到。
根据本发明的另一构型,压力储存罐与压力调节装置被接收在容器的内部及借助阀壳体被密封地固定在壁中的、尤其是在容器的盖面中的一个孔中。
以此方式可使容器与压力调节装置及压力罐相组合,而这从外表上看不能由使用者识别。通过在容器盖面上的固定,当由存储空间取出液体期间,例如当取酒过程期间可做到:驱动流体由压力罐直接地转移到容器的头部空间中,而无需穿过被接收在存储空间中的液体。由此可避免相应的缺点。
根据本发明的另一构型,操作部件具有一个在未启动位置中通过一个原始封记保持的手把,它允许人抓持及将操作部件转动到启动位置中。
根据本发明的另一构型,设有防止压力调节装置由一个一旦启动的位置返回未启动位置的保持部分。
以此方式可保证手的简单操作及具有一个指示部分,它指示该装置仍处于原始状态。
并且防止了由一旦启动的位置返回运动到未启动的位置上。
可以理解,上述的及以下还要描述的本发明的特征不仅能以上述组合使用,而且能以其它组合或单独地使用,而不会脱离本发明的范围。
本发明的其它特征及优点可从以下参照附图对优选实施例的说明中得到。附图表示:
图1中表示出根据本发明的装置,该装置总体用标号10表示。该装置10涉及一种用于接收处于压力下的饮料如啤酒的饮料容器。这种容器作为所谓聚会用酒桶以通常3,5或10升的尺寸提供使用及在其盖面13上设有一个中心孔14,该孔中接收一个塞子及为了注入及排空容器构有适合的开关装置,如由DE 298 22 430 U1所公知的开关装置。
虽然在图1中未示出,这种容器10可附加地设有一个组合在容器侧壁中的开关阀,在需要时可将它拉出,以便使液体由容器中输出,例如已由US-A-6 053 475公知,该文献的公开内容完全被结合在本公开中。
这种容器尤其用于储存及用来取出啤酒。虽然在大多数情况下对于取酒过程免于提供附加的内部压力,但对于一些应用情况则期望:在容器容积的内部提供确定的内部压力。
为此,现在根据本发明将根据图2至4的一个压力储存罐16与一个压力调节装置17完全组合在容器内部。该压力储存罐16被构成市场上流行的压力罐,它设有公知结构形式的一个排出阀20。该排出阀20例如可根据在喷射罐上通用的形式来构成。它可设有一个弹簧加载的阀部件(未示出),当一个由压力储存罐向上伸出的阀推杆被向下压时,借助该阀部件接收在压力罐中的驱动流体(或压缩空气)可通过一个径向的排出孔40(图2或4)排出。最好这种压力储存罐附加地设有用于被接收的处于压力下的驱动气体、例如CO2的吸附剂。这里作为吸附剂例如可涉及活性碳。由此可以做到:即使在由压力罐中长时间抽取驱动流体后在压力罐中仍可提供足够的压力,而无需对此有非常高的初始压力。驱动气体可由压力罐通过压力调节装置17输出到容器2的存储空间15中,以此方式对该存储空间加载一个预定的内部压力。对于通常用于啤酒的状况所期望的是,在存储空间15中保持一个相对环境压力的约0.2至1巴的过压,这相应于在存储空间15中约1.2至2巴的绝对压力。在容器2的存储空间15内的该过压最好相应于CO2与啤酒在常规温度范围中的平衡压力,通常在该温度范围被冷却的啤酒被取用。因此在5与10℃的温度范围中可在存储空间15内得到数量级例如为0.7巴的优选过压。
现在根据本发明的压力调节装置17被构成来:通过由压力罐向存储空间15输出驱动流体来保持存储空间15内的所需预定过压。由此取酒过程可维持任意地长或中断任意地长。这种装置的一个特殊的优点在于,即使在由容器第一次取出啤酒后好几天可以进行另一次取酒,而不会使其口味显著地受到不良影响,但在无附加压力工作的容器上就是这种情况。
根据本发明的压力调节装置17具有一个膜片30,该膜片在向着打开位置的方向上作用在排出阀20的阀推杆上,及附加地通过一个弹簧38在向着打开位置的方向上加载。容器10的环境压力作用在膜片30的背着阀推杆的一侧上,而容器12的存储空间15的内压力作用在膜片30的另一侧上。这里弹簧38被保持在一个阀壳体26中,该阀壳体通过一个膜片部件28以适合的方式被固定在压力罐的上边缘19上。在此情况下,膜片30通过弹簧38在向着打开位置的方向上对阀推杆加载。
结果是,在膜片30上一方面作用有存储空间15与容器12的环境压力之间的差压,由此在向关闭位置的方向上、即在离开压力罐的方向上加载膜片30。另一方面在阀推杆上作用有它的(未示出的)弹簧部件的预压力,通过该预压力使阀推杆在向关闭位置的方向上被预偏压。此外在阀推杆上还在相反的方向上、即在向着打开位置的方向上作用有弹簧38的压力。
这将导致,由压力罐18总是有这样多的驱动流体通过阀推杆的排出孔40及由那里通过膜片部件28的排出孔32输出到存储空间15中,以致在存储空间15内部达到一个确定的内部压力。该内部压力通过弹簧38的偏压力扣除一个可能组合在排出阀20中的弹簧在相反方向上施加的力来预给定。因此通过弹簧特性曲线的相应适配可进行在存储空间15中出现的相对环境压力的过压的适配。
现在将借助图2至4来详细描述装置10的结构。
阀壳体26具有一个近似圆柱形的形状及在其上端借助一个注塑的外密封件可密封地插入在根据图1的容器12的盖面13的孔24中。阀壳体26在其上端张开,而在其下端具有一个底部67,该底部在其中心被一个中心口69穿过,该中心口通过一个向上延伸的套筒形状的突起(Fortsatz)68来闭合。在阀壳体26的下端具有一个向外突出的护围27,该护围朝着阀壳体26的内壁构成一个空腔,在该空腔中通过一个锁合连接部分22可密封地固定膜片部件28,在该膜片部件中保持着膜片30。膜片部件28具有基本上罐形的形状及在其中部具有一个带有中心向上伸出的伸出部分的法兰盘31,该法兰盘用于接收弹簧38的下端及同时被设置来用其下侧操作排出阀20。法兰盘31通过构成柔性的膜片30与膜片部件28的外壁相连接。在膜片部件的上侧构有一个环形的突起部分,该突起部分的内边缘被构成用于与阀壳体26的下端密封连接的环形密封面。膜片部件28及其柔性的膜片30,由相同材料作成的密封面35,中心法兰盘31及其它部分用2组分注塑技术制造。在此情况下膜片部件28的硬质部分与软膜片30及密封部分35在一个组合的注塑工艺中被制造,以致在软及硬的塑料部分之间得到紧密的材料接合的连接。
如由图2中可看到的,膜片部件28通过锁合连接部分22锁合在阀壳体26的护围27上,其中通过密封部分35将保证:膜片30向着容器外部的上侧面仅通过阀壳体26下侧面上的孔口69及经过套筒形的突起68与构成在阀壳体26中的空腔46形成连接。
膜片部件28最好借助一个锁合连接部分48被锁合地固定在压力罐的边缘19上。
在压力罐的上边缘19,膜片部件28及膜片30之间封闭了一个空腔33,该空腔通过膜片部件28的排出孔32与容器12的存储空间15形成连接。因此该空腔33-通过阀推杆22的孔40可由压力罐输出驱动流体到该空腔中-通过排出孔32与存储空间15形成连接。
如上所述,结果这将导致:驱动流体由压力罐18通过空腔33一直排出到存储空间15中,直到在存储空间15与环境压力之间形成预给定的压力差为止,该压力差与弹簧38作用在向着阀22的打开方向上的力及扣除另一力相关,该另一力是一个组合在排出阀20中的弹簧部件在相反方向作用的力。因此通过弹簧特性的选择能以相应的方式影响存储空间15内部所需的压力。
为了由存储空间15中取出液体,可在封闭塞44中插入一个虹吸管(未示出),该塞被插入在容器12的盖面13的中心孔中。可以理解,该虹吸管可设有一个适合的取液阀及一个流出管,以便允许在作用于存储空间15中的过压的作用下由存储空间15向外输出液体。变换地,取液过程可通过一个组合在容器12的侧壁中的开关阀来实现,如由US-A-6053475所公知的。
根据本发明的装置10可做到:在一个预定的时刻上才启动压力调节装置17。
如上所述,弹簧38用其向着膜片30的端部支撑在与膜片30相连接的法兰盘31上。弹簧38在其另一端部保持在一个中间部件44上,该中间部件支撑在一个可由容器12的外部操作的操作部件42上。在此情况下,弹簧用其下端导入阀壳体26的套筒状突起68中及通过法兰盘31的中心突起部分对中。类似地,弹簧38用其上端保持在中间部件44的一个圆柱形凹口中并用一个向着膜片部件28的方向伸出的突出部分来对中。
压力调节装置17可由一个图2中所示的未启动位置通过将操作部件42转动近似90°的角度转换到一个启动位置中,该位置被表示在图4中。在未启动的位置中,中间部件44支撑在轴向上离膜片部件28最远的原始位置上及接触在操作部件42上。在该位置中弹簧38无足够的、以允许操作排出阀的压力作用在法兰盘31上并由此作用在排出阀20上。因此在未启动位置中不可能操作排出阀20。通过中间部件44在向着膜片部件28方向上的轴向位移使弹簧38受偏压,由此根据在存储空间15中的压力(该压力相应于空腔33中的压力)与阀壳体26内的空腔46中的压力之间的压力差与弹簧38的预偏压力之间的关系,现在将执行用于操作排出阀20的调节功能。为了使中间部件44由图2中所示的未启动位置轴向移动到根据图4的启动位置,中间部件44及操作部件42在其圆柱形表面上各具有四个凸轮面80或82,它们的形状相互匹配,如由图4中可看到的。借助相对径向平面在轴向上倾斜延伸的凸轮面80或82,因此由根据图2的未启动位置转动操作部件42将导致中间部件44用其凸轮面80沿操作部件42的凸轮面82滑动及因此在轴向上向着膜片部件28移动,因为中间部件在轴向上可移动,而在阀壳体26中可抗扭转地被导向。为此中间部件44在其外圆周上总共具有四个导向片66,这些导向片在阀壳体26的轴向槽64中被导向。操作部件42从其根据图2的未启动原始位置仅可在一个转动方向上,即图3中箭头78所示的逆时针方向上转动约少于90°的角度,直到达到根据图4的启动位置中。这里通过一个由阀壳体26向上伸的止挡70,及该止挡与一个配置在操作部件42外圆周上的边缘缺口72相互配合可保证:该操作部件仅可转动两个极端位置之间的预给定角度。如由图3中可看出的,在根据图2及3的未启动的原始位置中止挡70位于边缘缺口72的第一端部74上,并由图3中可看到的,通过指示“0”可由使用者从视觉上识别。当在根据图3的箭头78的方向上转动时操作部件42最终用边缘缺口72的第二端部76达到止挡70上,该位置可由使用者通过标记“1”从视觉上识别。在图4所示的及其特征为端部76止动在止挡70上的启动位置上,中间部件44及操作部件42的凸轮面80或82各用在径向平面上延伸的区段86或84彼此相靠。因此当达到根据图4的终端位置时将达到中间部件44的一个确定的端部位置,在该位置中,中间部件在向着膜片部件28的方向上保持移动一个确定的量。此外通过在操作部件42与阀壳体26之间适当的锁合部件可保证:操作部件42仅可在根据箭头78的方向上转动,但不能在相反的方向上转动。为此例如可在阀壳体26的内表面上沿内圆周设置适合的齿部分,在该齿部分中配合如倒钩形式的锁合装置(对此在图4中仅表示出一个由操作部件42外表面向外伸出的标号为88的倒钩)。
为了易于使操作部件42由根据图2的未启动位置转动到根据图4的启动位置,在操作部件42的上侧面上设有一个手把50。操作部件42的上侧面的一半通过一个薄膜铰链52与该手把形成可偏转的固定。在根据图2及3的未启动位置中手把50与操作部件42的外表面齐平地被固定,及在该位置通过一个伸入到视窗56中的一个撕边部件54来保持。现在可由该位置通过抓住其外边缘来向上拉手把50,由此使撕边部件54被撕开及现在手把在升起的位置上可由两个手指从两边抓住,以便能使操作部件42在逆时针方向的箭头78的方向上转动。因此撕边部件可使手把50的第一次操作在视觉上被识别及用作指示初始状态的封记。在装配状态中通过抓住外圆周的手转动是根本不可能的。对此则必需借助一个工具如钳子。
操作部件42借助一个外围凸缘58通过锁合组装与阀部件26相连接,该外围凸缘配合在阀壳体26的环形槽60中,而在其中可转动。
阀壳体26在其外端终止在一个环形接片90上(参见图3及4),该环形接片在四个位置92上在轴向上开有槽。为了相对环形接片90在朝膜片部件28的方向上可移动几毫米的一定量,在阀壳体26的外表面上成型有另一环形接片92,它在径向上比第一环形接片90向外伸出更远。在这两个环形接片90,92中用2组分技术注塑了另一密封材料,该密封材料也覆盖了环形接片92向外的表面。这两个环形接片90,92用于与注塑的密封件94连接,后者用于将压力调节装置17或17’安装在根据图1的盖面13上的孔24中。
在根据图2的压力调节装置17的未启动位置中,在阀壳体26内部构成的空腔26相对外部环境也完全地密封。为此使用了一个同样用2组分技术注塑的,在阀壳体26的外环形接片90的外端面与所属的操作部件42的接触面之间的密封面62。因此在根据图2的未启动位置中在阀壳体26内的空腔46相对环境空气完全密封。这保护了压力调节装置17,17’的空腔46以免液体的渗入,如注入过程期间的啤酒或冲洗水的渗入。压力调节装置17,17’的工作所需的空腔46对外的通风在操作部件42由未启动位置被转动到根据图4的启动位置17’时才实现。在阀壳体26的前侧密封件62上构有一个小的升高扇段(未示出),它形状锁合地及密封地配合在操作部件42的盖面下侧的相应凹陷中。在转动操作部件42该升高扇段由所述凹陷中移出。在操作部件42的根据图4的启动位置的终端位置上,该升高扇段将起作用,它使得阀壳体26与操作部件42之间的密封面不再能密封地相互接触,由此形成了对环境的通风。附加地,在操作部件42的外围凸缘58中在适当位置上设有轴向槽,在启动位置中通过这些槽可保证空腔46向外足够的通风。
虽然弹簧38在图中被构成螺纹弹簧,但可理解,也可使用任何其它弹簧形式,如盘状弹簧、波状弹簧、螺旋弹簧及其它的结构形式。优选地,所使用的弹簧38在其启动状态中尽可能精确地施加预定的弹簧力,因为由此才能预给定在存储空间15的内部出现的压力。为了减小制造公差的影响,有利的是,弹簧38被构成具有近似S形的弹簧特性曲线,如图5中详细说明的。
图5表示由弹簧施加的作为弹簧行程S的函数的弹簧力F。通过虚线表示出一个普通的线性弹簧特性曲线。这意味着,随着行程的增大弹簧力线性地增高。通过标号90指示一个优选的S形弹簧特性曲线,它具有一个工作范围92,在该工作区段内即使在弹簧行程S改变时由弹簧施加的力没有或仅有很小的改变。最好弹簧38被这样地设计及构成,即在压力调节装置17的启动状态中该弹簧工作在工作范围92内。这将导致,即使当弹簧38相对阀推杆的不精确定位超过一定范围时由弹簧38施加的弹簧力仍是恒定的,由此存储空间15内所需的目标压力可与弹簧38的该误差定位无关地被调节。
具有S形弹簧特性曲线的合适弹簧的实施形式可由市场中得到。