PL222826B1

PL222826B1 - Zawór kanału wlewowo-wylewowego pojemnika

Info

Publication number: PL222826B1
Application number: PL404774A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Haintze; Andrzej Haintze
Original assignee: Ajh047 Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2016-09-30
Also published as: US20160159529A1; EA201690037A1; WO2015009179A1; PL404774A1; US9517864B2; EP3022124A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór kanału wlewowo-wylewowego pojemnika.

Wynalazek dotyczy zaworu z termoplastycznego tworzywa przeznaczonego do wielokrotnego użycia w pojemniku takim, jak puszka do napoju.

Szeroko stosowane są pojemniki typu puszka do napojów, wykonywane z określonych stopów metali lekkich. Wykonuje się je na drodze szeregu skomplikowanych, wysokoenergetycznych operacji technologicznych, takich jak wytapianie wysokotemperaturowe, przetłaczanie, formowanie, profilowanie, mycie, lakierowanie, oraz zamknięcie wieczka na podwójną zakładkę, co wymaga specjalistycznego urządzenia wielogłowicowego.

Jak wydać z powyższego, produkcja puszki wymaga dużej ilości odrębnych, drogich operacji technologicznych.

Puszkę otwiera się poprzez układ dźwigniowy zrywając osłabiony nacięciem fragment górnego wieczka i wciskając go do wnętrza puszki.

Znane są zamknięcia pojemników do przechowywania napojów, w tym również wykonane z tworzyw sztucznych.

Składają się one na ogół z cylindrycznego naczynia lub naczynia w innym kształcie, oraz oddzielnego zamknięcia lub pokrywy z materiału stosunkowo sprężystego.

Znane są także zamknięcia rozpierane, które wchodzą luźno do otworu pojemnika, i które następnie rozpiera się aż do styku z wewnętrzną powierzchnią ścianek pojemnika.

Istnieją odkształcalne sprężyście zamknięcia cylindrycznego pojemnika, w których kołnierz uszczelniający rozszerza się stożkowo, a jego największa średnica zewnętrzna jest większa od średnicy wewnętrznej pojemnika w obrębie otworu pojemnika.

Jednakże zamknięcia w istniejących rozwiązaniach nie są dostatecznie odporne na wzrost ciśnienia pod wpływem, na przykład, ogrzania pojemnika, czy utrzymywanie stałego ciśnienia napoju gazowanego. Wzrost ciśnienia może również wynikać z dynamicznego naporu płynu pod wpływem gwałtownych ruchów pojemnika, które wywierają zwiększone ciśnienie na jego zamknięcie.

Wadą stosowania puszek metalowych (aluminiowych) jest nadmierne zużycie energii przy ich produkcji, duża ilość powstających odpadów toksycznych, konieczność transportu międzyoperacyjnego i skomplikowany recykling.

Napoje w aluminiowych puszkach tracą swoje walory smakowe, nie można umieszczać na nich reklam 3D, ponadto brak jest możliwości wielokrotnego zamykania puszki a otwór do pobierania płynu z wnętrza nie jest ergonomiczny.

Alternatywą dla puszek metalowych są pojemniki z tworzyw termoplastycznych o wyglądzie puszki, wykonywane za pomocą jednej operacji technologicznej. Takie puszki podlegają łatwemu recyklingowi i są znacznie mniej kosztowne od aluminiowych. Jak dotąd brak jednak dostatecznie dobrego rozwiązania dotyczącego szybkiego, i pozbawionego wad dotychczasowych rozwiązań otwierania, i zamykania takich puszek.

Celem wynalazku jest wykonanie zamknięcia mającego cechy zaworu, w którym odkształcany sprężyście element, wciskany w otwór korpusu zaworu kanału wlewowo-wylewowego, posiada zwiększoną elastyczność i zapewnia szczelność zamknięcia tym większą, im większa będzie różnica ciśnienia w pojemniku i ciśnienia zewnętrznego.

Cel ten został osiągnięty dzięki cechom rozwiązania określonym w zastrzeżeniach patentowych.

Zawór kanału wlewowo-wylewowego pojemnika obejmujący korpus zaworu i element odkształcalny sprężyście, którego średnica zewnętrzna jest większa od największej średnicy wewnętrznej korpusu zaworu w kanale wlewowo-wylewowym, a powierzchnia wewnętrzna korpusu zaworu jest stożkiem ściętym, charakteryzuje się tym, że korpus zaworu posiada pierścień z centralnie umieszczonym pogrubieniem, zawierającym otwór dla części stożkowej odkształcalnego sprężyście grzybka zaworowego, przy czym pierścień jest zawieszony na co najmniej dwóch ramionach łączących go z wewnętrzną powierzchnią korpusu zaworu, zaś odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy ma kształt czaszy o zmiennej grubości z przewężeniem obwodowym, a w dolnej części posiada część stożkową.

Korzystnie, korpus zaworu w miejscu styku z odkształcalnym sprężyście grzybkiem zaworowym ma szlifowaną lub moletowaną powierzchnię.

PL 222 826 B1

Korzystnie, odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy ma powierzchnię brzegową w kształcie bocznej powierzchni stożka ściętego, o kącie nachylenia a między boczną powierzchnią stożka i styczną do powierzchni czaszy w punkcie styku czaszy z powierzchnią stożkową korpusu.

Korzystnie, kąt a jest mniejszy lub równy 90°.

Korzystnie, pierścień znajduje się w dolnej części korpusu zaworu.

Korzystnie, przewężenie obwodowe jest usytuowane w połowie promienia czaszy.

Korzystnie, odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy posiada uchwyt.

Korzystnie, korpus, odkształcalny sprężyście grzybek i pierścień mają przekrój o kształcie okręgu.

Korzystnie, korpus zaworu, odkształcalny sprężyście grzybek i pierścień mają przekrój o kształcie owalu.

Zawór według wynalazku umożliwia wielokrotne zamykanie i otwieranie pojemników, takich jak na przykład puszki do napojów, bez utraty szczelności zamknięcia.

Ponadto, w rozwiązaniu według wynalazku istnieje zależność pomiędzy siłą wynikającą z różnicy ciśnień wewnętrznego i zewnętrznego a siłą docisku czaszy grzybka zaworowego do powierzchni bocznej korpusu zaworu, a co za tym idzie siły tarcia między powierzchnią boczną czaszy grzybka i powierzchnią wewnętrzną korpusu zaworu. Zależność ta ma postać funkcji tangens a, przy czym kąt a mieści się teoretycznie w zakresie od zera do dziewięćdziesięciu stopni, a korzystnie od czterdziestu do siedemdziesięciu pięciu stopni. Dodatkowo, dzięki konstrukcji i sprężystości grzybka zaworowego, podczas wzrostu ciśnienia wewnętrznego następuje wzrost siły docisku.

Wzrastająca siła docisku, a co za tym idzie wzrastająca siła tarcia, przy stałym współczynniku tarcia, powoduje mocniejsze zamknięcie zaworu pojemnika.

Ponadto, dzięki konstrukcji zamknięcia według wynalazku unika się wpadania wieczka do wnętrza pojemnika oraz przenoszenia zanieczyszczeń z powierzchni zewnętrznej wieczka pojemnika do jego wnętrza.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia zawór w kanale wlewowo-wylewowym w widoku z góry,

Fig. 2 przedstawia przekrój korpusu zaworowego w kanale wlewowo-wylewowym wzdłuż linii A-A z Fig. 2,

Fig. 3 przedstawia odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy w widoku z góry,

Fig. 4 przedstawia przekrój odkształcalnego sprężyście grzybka zaworowego wzdłuż linii A-A z Fig. 3,

Fig. 5 przedstawia odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy z zaznaczonym szczegółem A, pokazującym kształt jego powierzchni brzegowej,

Fig. 6 przedstawia szczegół A z Fig. 5 w powiększeniu,

Fig. 7 przedstawia zawór z odkształcalnym sprężyście grzybkiem zaworowym w korpusie zaworu,

Fig. 8 - Fig. 11 przedstawiają poszczególne etapy otwierania zaworu po przyłożeniu siły zewnętrznej K,

Fig. 12 przedstawia odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy z uchwytem,

Fig. 13 przedstawia odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy z uchwytem w widoku z góry, zaś

Fig. 14 przedstawia układ zastępczy płaskiego rozkładu sił występujących na grzybku.

Rozwiązanie zgodne z wynalazkiem obejmuje zawór składający się z korpusu zaworu kanału wlewowo-wylewowego przedstawionego na Fig. 1 i 2, oraz odkształcalnego sprężyście grzybka zaworowego ujawnionego na Fig. 3-6.

Korpus 1 zaworu kanału wlewowo-wylewowego pojemnika (nieprzedstawionego na rysunku) posiada powierzchnię wewnętrzną w postaci stożka ściętego, którego dolna większa średnica podstawy znajduje się w miejscu zamontowania ramion pierścienia 2 z centralnie umieszczonym pogrubieniem 3 i otworem 4 na część stożkową 6 odkształcalnego sprężyście grzybka zaworowego 5.

Pierścień 2 jest zawieszony na ramionach 7 łączących go z wewnętrzną powierzchnią korpusu zaworu w kanale wlewowo-wylewowym.

Zawór kanału wlewowo-wylewowego obejmuje również odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy 5, o średnicy zewnętrznej większej od największej średnicy wewnętrznej korpusu zaworu 1 kanału wlewowo-wylewowego, zamykający kanał wlewowo-wylewowy. Ma on kształt czaszy o zmiennej grubości z przewężeniem obwodowym 8 do odwracania wypukłości tarczy 9, zaś w dolnej części posiada część stożkową 6 do naprowadzania w otwór 4 pierścienia 2 w korpusie 1 zaworu. Odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy 5 ma powierzchnię brzegową 10 w kształcie bocznej powierzchni stoż4

PL 222 826 B1 ka ściętego, o kącie nachylenia a między boczną płaszczyzną stożka i styczną do powierzchni czaszy w punkcie styku czaszy i powierzchni stożka korpusu 1 zaworu.

P r z y k ł a d 1

Pojemnik z zaworem według wynalazku wykonano z politereftalanu etylenu w urządzeniu wtryskowo-wydmuchowym, jako walcową puszkę o wysokości 120 mm, średnicy 50 mm i grubości ścianki 0,25 mm.

Korpus zaworu wlewowo-wylewowego jest integralną częścią pojemnika wykonaną w jednym procesie produkcyjnym z pojemnikiem. Korpus zaworu w kanale wlewowo-wylewowym ma średnicę 27 mm i znajduje się w górnym denku, przy czym zewnętrzna powierzchnia korpusu zaworu przylega stycznie do powierzchni walca puszki. Korpus zaworu w kanale wlewowo-wylewowym ma zmienną średnicę wewnętrzną - górna średnica wynosi 22 mm, dolna 24 mm, a wysokość korpusu wynosi 14 mm.

Na średnicy 24 mm rozpięty jest na trzech ramionach pierścień z otworem 5 mm. Ramiona mają przekrój prostokątny 1,5 mm x 3 mm. Odkształcalny sprężyście element w postaci grzybka zaworowego wykonany jest z materiału, z którego została wykonana puszka. Średnica zewnętrzna grzybka wynosi 29 mm a całkowita wysokość 9 mm.

Średnia grubość czaszy wynosi 1 mm. Grzybek posiada w dolnej części stożek, wykonany jako jego integralna część, o średnicy górnej 5 mm i dolnej 3 mm. Do środka czaszy zamocowane jest cięgło w postaci pętelki, do której można włożyć palec i pociągnąć grzybek dla otwarcia puszki.

P r z y k ł a d 2

Pojemnik z zaworem według wynalazku wykonano z komponentu politereftalanu etylenu w urządzeniu wtryskowo-wydmuchowym, jako prostopadłościenną puszkę o wysokości 150 mm i podstawie w kształcie ośmiokąta foremnego z zaokrąglonymi narożnikami o średnicy 80 mm i grubości ścianki 0,3 mm.

Korpus zaworu kanału wlewowo-wylewowego o średnicy 35 min znajduje się w pobliżu górnego denka, na jednej z prostokątnych ścianek bocznych. Korpus zaworu w kanale wlewowo-wylewowym ma zmienną średnicę wewnętrzną - mniejsza średnica wynosi 24 mm, większa 28, a wysokość korpusu wynosi 14 mm.

W korpusie zaworu na średnicy 28 mm rozpięty jest na czterech ramionach pierścień z otworem 5 mm. Ramiona mają przekrój prostokątny 2 mm x 3 mm. Odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy wykonany jest z tego samego materiału, z którego wykonana jest puszka. Średnica zewnętrzna grzybka wynosi 34 mm, a całkowita wysokość 10 mm.

Średnia grubość czaszy wynosi 1,3 mm. Grzybek posiada w dolnej części stożek, wykonany jako jego integralna część, o średnicy górnej 5 mm i dolnej 3 mm. Stożek ten ma wybranie w kształcie walca o średnicy 2 mm i głębokości 8 mm. Do środka czaszy zamocowane jest cięgło w postaci pętelki, do której można włożyć palec i pociągnąć grzybek dla otwarcia puszki.

P r z y k ł a d 3

Pojemnik z politereftalanu etylenu, wykonany przy pomocy urządzenia wtryskowo-wydmuchowego, ma kształt zamkniętej puszki będącej walcem o wysokości 130 mm, średnicy 60 mm i ściance o grubości 0,25 mm.

Podczas formowania puszki w górnym denku pozostawiono otwór o średnicy 27 mm. W otworze umieszczony jest zawór z kanałem wlewowo-wylewowym z materiału tego samego co pojemnik, o średnicy zewnętrznej 27 mm, posiadający kołnierz o średnicy 32 mm umiejscowiony w górnej części korpusu zaworu.

Kołnierz ten służy do pozycjonowania korpusu zaworu w otworze pojemnika oraz do stałego utwierdzenia poprzez klejenie lub zgrzanie. Korpus zaworu o przekroju kołowym ma zmienną średnicę wewnętrzną - górna średnica wynosi 22 mm, dolna 24 mm, a wysokość korpusu to 14 mm. Na średnicy 24 mm rozpięty jest na sześciu ramionach pierścień, o przekroju kołowym 2 mm, z otworem 5 mm. Ramiona mają przekrój prostokąta 1,5 x 3 mm. Zawór posiada grzybek, wykonany z tego samego materiału co cała puszka, o średnicy zewnętrznej 29 mm i całkowitej wysokości 9 mm. Średnia grubość ścianki grzybka zaworowego wynosi 1 mm. Grzybek posiada w dolnej części stożek naprowadzająco-centrujący wykonany jako integralna część grzybka. Stożek u podstawy ma średnicę 5 mm a w części zwężonej 3 mm.

Dodatkowo, do środka wgłębienia czaszy grzybka zamocowane jest cięgło w postaci taśmy zakończonej poprzecznym zgrubieniem, umożliwiające wyciągnięcie grzybka zaworowego dla szybkiego otwarcia zaworu wlewowo-wylewowego.

PL 222 826 B1

P r z y k ł a d 4

Pojemnik z politereftalanu etylenu, wykonany przy pomocy urządzenia wtryskowo-wydmuchowego, ma kształt zamkniętej puszki będącej walcem o wysokości 120 mm, średnicy 50 mm i ściance o grubości 0,25 mm. Puszka wyposażona jest w zawór w kanale wlewowo-wylewowym o średnicy zewnętrznej 27 mm, zamocowany w górnym denku, przy czym zewnętrzna powierzchnia korpusu zaworu przylega stycznie do powierzchni walca puszki.

Korpus zaworu w kanale wlewowo-wylewowym ma zmienną średnicę wewnętrzną - mniejsza średnica wynosi 24 mm, większa 28 mm, a wysokość korpusu wynosi 14 mm. Od połowy wysokości walca do górnego zakończenia wewnętrzna powierzchnia jest przeszlifowana zgrubnie ścierniwem o granulacji nr 80. Operacja szlifowania zgrubnego ma na celu zwiększenie tarcia.

W dolnej części korpusu zaworu rozpięty jest na dwóch ramionach pierścień, o przekroju kołowym 2 mm, z otworem 5 mm. Ramiona mają przekrój prostokąta 1,5 x 3 mm. Zawór posiada grzybek, wykonany z tego samego materiału co cała puszka, o średnicy zewnętrznej 29 mm i całkowitej wysokości 9 mm. Średnia grubość ścianki grzybka zaworowego wynosi 1 mm. Grzybek posiada w dolnej części stożek naprowadzająco-centrujący wykonany jako integralna część grzybka. Stożek u podstawy ma średnicę 5 mm a w części zwężonej 3 mm. Dodatkowo, do środka wgłębienia czaszy grzybka zamocowane jest cięgło w postaci pętli, do której można włożyć palec.

Zawór do szybkiego i wielokrotnego zamykania i otwierania pojemników przeznaczonych do przechowywania napojów niweluje wady dotychczasowych rozwiązań, wykorzystując jednocześnie ich zalety.

Zawór według wynalazku jest niezależnym lub integralnym urządzeniem zamontowanym w dowolnym miejscu na powierzchni pojemnika.

Dzięki przedmiotowemu rozwiązaniu możliwe jest szybkie otwieranie i zamykanie, oraz napełnianie i opróżnianie pojemnika. Ukształtowanie korpusu zaworu i konstrukcja grzybka współpracującego z wewnętrzną powierzchnią korpusu zapewnia pełną szczelność.

Im większa jest różnica ciśnień wewnętrznego i zewnętrznego, tym większy jest docisk powierzchni uszczelniającej grzybka do powierzchni wewnętrznej korpusu zaworu.

Szybkie usuwanie grzybka z wnętrza zaworu, a co za tym idzie otwarcie pojemnika, polegające na zakłóceniu równowagi sił w centralnej części grzybka powoduje odwrócenie wypukłości jego czaszy i umożliwia łatwe wyciągnięcie grzybka na zewnątrz.

W przypadku pojemników przeznaczonych do napojów gazowanych takich jak piwo, woda mineralna czy napoje energetyzujące, zastosowanie rozwiązania zgodnego z wynalazkiem ułatwia wypijanie płynu przy zachowaniu lepszych warunków higienicznych niż w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki.

Jednocześnie istnieje możliwość łatwego umieszczenia grzybka zaworowego w korpusie zaworu, a więc szczelne i trwałe zamknięcie pojemnika, co daje nową i niezaprzeczalnie korzystną cechę nieistniejącą w dotychczasowych rozwiązaniach.

Wewnętrzny pierścień pozycjonujący oprócz pozycjonowania grzybka zaworowego spełnia dodatkowe zadanie, a mianowicie ogranicza wychlapywanie płynu z wnętrza pojemnika podczas przemieszczania się użytkownika z otwartym pojemnikiem.

Inną zaletą jest to, że podczas korzystania z rurki do picia, tzw. „słomki, jest ona wygodnie pozycjonowana w pierścieniu znajdującym się w zaworze.

Jakkolwiek zawór według wynalazku określono zastrzeżeniami patentowymi i przedstawiono w postaci konkretnego przykładu wykonania w opisie wynalazku oraz na rysunku, to dla znawcy z dziedziny jest oczywiste, że zawarte w nich dane nie mogą być interpretowane jako ograniczające ideę wynalazczą tylko do tych danych.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zawór kanału wlewowo-wylewowego pojemnika obejmujący korpus zaworu i element odkształcalny sprężyście, którego średnica zewnętrzna jest większa od największej średnicy wewnętrznej korpusu zaworu w kanale wlewowo-wylewowym, a powierzchnia wewnętrzna korpusu zaworu jest stożkiem ściętym, znamienny tym, że korpus (1) zaworu posiada pierścień (2), z centralnie umieszczonym pogrubieniem (3) zawierającym otwór (4) dla części stożkowej (6) odkształcalnego sprężyście grzybka zaworowego (5), przy czym pierścień (2) jest zawieszony na co najmniej dwóch ramionach (7)

PL 222 826 B1 łączących go z wewnętrzną powierzchnią korpusu (1) zaworu, zaś odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy (5) ma kształt czaszy o zmiennej grubości z przewężeniem obwodowym (8) a w dolnej części posiada część stożkową (6).
2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (1) zaworu w miejscu styku z odkształcalnym sprężyście grzybkiem zaworowym (5) ma szlifowaną lub moletowaną powierzchnię.
3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy (5) ma powierzchnię brzegową (10) w kształcie bocznej powierzchni stożka ściętego, o kącie nachylenia α między boczną powierzchnią stożka i styczną do powierzchni czaszy w punkcie styku czaszy z powierzchnią stożkową korpusu (1).
4. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że kąt α jest mniejszy lub równy 90°.
5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścień (2) znajduje się w dolnej części korpusu (1) zaworu.
6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że przewężenie obwodowe jest usytuowane w połowie promienia czaszy.
7. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że odkształcalny sprężyście grzybek zaworowy (5) posiada uchwyt.
8. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (1), odkształcalny sprężyście grzybek (5) i pierścień (2) mają przekrój o kształcie okręgu.
9. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus zaworu (1), odkształcalny sprężyście grzybek (5) i pierścień (2) mają przekrój o kształcie owalu.