затвор для горловины емкости

Формула изобретения

1. ЗАТВОР ДЛЯ ГОРЛОВИНЫ ЕМКОСТИ, содержащий дно в виде пологой оболочки, отличающийся тем, что на дне выполнены жесткие и жестко соединенные с дном зацепы для крепления за горловину емкости в виде выступающих элементов, при этом пологая оболочка выполнена выпуклой, а форма и размеры внутренних поверхностей зацепов соответствуют форме и размерам внешних поверхностей горловины емкости или пологая оболочка выполнена вогнутой, а форма и размеры внешних поверхностей зацепов соответствуют форме и размерам внутренних поверхностей горловины емкости.

2. Затвор по п.1, отличающийся тем, что пологая оболочка выполнена упругой.

3. Затвор по п.1 или 2, отличающийся тем, что по краю пологой оболочки выполнено кольцевое утолщение.

4. Затвор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что зацепы расположены на одной из поверхностей пологой оболочки.

5. Затвор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что зацепы расположены по краю пологой оболочки.

6. Затвор по п.4, отличающийся тем, что на внутренней поверхности пологой оболочки выполнена цилиндрическая или коническая стенка, наружные размеры которой соответствуют внутренним размерам горловины емкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к затворам и может быть использовано для закрывания бутылок, банок и других емкостей, имеющих горло, а также для закрывания горловин, проемов в поверхностях и трубообразных каналов. Кроме того, затвор может использоваться в качестве захвата для удерживания предметов.

Известен затвор для емкости, содержащий плоское дно, зацепы для крепления за горловину емкости и вакуумную камеру, пристыкованую к дну. Затвор удерживается в закрытом положении сведением зацепов за счет деформации дна вследствие разряжения в вакуумной камере. Однако затвор имеет сложную конструкцию, имеется возможность самопроизвольного откупоривания при недостаточной герметичности вакуумной камеры, отсутствует возможность многократного использования затвора.

Известно также закрывающее устройство, которое может быть использовано для закрывания горловины емкости, принятое в качестве прототипа, содержащее основание и упругодеформируемое дно в виде пологой оболочки, закрепленной центрально на штоке основания затвора. Основание устройства устанавливается на горловине емкости, а дно в своем выпуклом состоянии перекрывает проходное сечение горловины емкости или в своем вогнутом состоянии образует щель для выхода содержимого емкости.

Однако известное устройство имеет следующие недостатки. Устройство имеет сложную конструкцию, для доступа к содержимому емкости или внутрь нее используется только щель между дном и горловиной, что затрудняет или делает невозможным проход вязкотекучих жидкостей и крупных твердых предметов. Затруднена возможность доступа внутрь емкости для ее мытья, обработки и т.д. Затруднена или невозможна перестановка устройства на другую емкость.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности конструкции, повышение удобства эксплуатации при обеспечении возможности многократного использования затвора, а также расширение области использования.

Сущность изобретения заключается в следующем. Затвор для горловины емкости содержит дно, выполненное в виде пологой оболочки, и зацепы для крепления за горловину емкости в виде жестких выступающих элементов, жестко соединенных с дном, при этом пологая оболочка выполнена выпуклой, а форма и размеры внутренних поверхностей зацепов соответствуют форме и размерам внешних поверхностей горловины емкости, или пологая оболочка выполнена вогнутой, а форма и размеры внешних поверхностей зацепов соответствуют форме и размерам внутренних поверхностей горловины емкости. Кроме того, пологая оболочка выполнена упругой, по краю пологой оболочки выполнено кольцевое утолщение, а зацепы расположены на одной из поверхностей пологой оболочки или по краю пологой оболочки. Помимо этого на внутренней поверхности пологой оболочки выполнена цилиндрическая или коническая стенка, наружные размеры которой соответствуют внутренним размерам горловины емкости.

Выполнение дна затвора в виде выпуклой или вогнутой оболочки, особенно осесимметричной, придает ему свойства купола, свод которого хорошо работает на устойчивость от внешних сил, особенно распределенных. Вместе с тем оболочки обладают способностью к "прощелкиванию", т.е. к скачкообразному или плавному, в зависимости от свойств материала, из которого изготовлена оболочка, изменению кривизны на противоположную без разрушения оболочки, если внешняя сила превышает некоторую критическую величину, после которой оболочка теряет устойчивость. Для сосредоточенных сил критическая величина, при которой происходит "прощелкивание", ниже чем для распределенных.

Выполнение дна в виде пологой оболочки придает ему возможность полного "прощелкивания", т. е. дно полностью "выворачивается наизнанку", все дно до краев изменяет знак кривизны на противоположный. Выпуклое дно становится вогнутым, вогнутое выпуклым. В связи с этим и поверхности дна и его края при "прощелкивании" поворачиваются на некоторый угол относительно их первоначального положения, а поскольку на дне выполнены зацепы, жестко соединенные с ним, то они также поворачиваются вместе с дном относительно своего первоначального положения.

В закрытом положении зацепы в виде выступающих элементов взаимодействуют с горловиной и удерживают затвор. При открывании пользователь воздействует с силой на дно затвора и "прощелкивает" его, благодаря чему зацепы поворачиваются и выходят из взаимодействия с горловиной, переставая удерживать затвор.

Благодаря тому, что зацепы выполнены жесткими и жестко соединены с дном, их положение и взаимодействие с горловиной полностью определяются состоянием дна, "прощелкнуто" оно или не "прощелкнуто". Благодаря тому, что зацепы выполнены жесткими и жестко соединены с дном, сила и момент от взаимодействия зацепов с горловиной полностью передается на купол дна.

Для обеспечения возможности снятия затвора кривизна оболочки дна должна обеспечивать при "прощелкивании" достаточный угол поворота зацепов. Устойчивость купола дна от продавливания и "прощелкивания", обеспечиваемая кривизной и жесткостью стенки купола дна, должна быть достаточной для выдерживания сил и моментов, передаваемых от зацепов в ходе эксплуатации при закрытом положении затвора.

Усилие взаимодействия зацепов с горловиной выбирается из условия надежного закрывания горловины.

Выполнение дна затвора упругим позволяет ему восстанавливать свою первоначальную куполообразную форму после "прощелкивания" и дает возможность многократного использования затвора.

Выполнение по краю дна кольцевого утолщения позволяет повысить устойчивость купола дна от "прощелкивания". Кольцевое утолщение здесь работает как поддерживающий шпангоут.

Дно может быть выполнено выпуклым, и в этом случае зацепы, удерживая затвор, охватывают горловину снаружи. При "прощелкивании" дно прогибается внутрь, зацепы раскрываются наружу, выходя из зацепления с горловиной, и перестают удерживать затвор на горловине. Либо дно выполняется вогнутым, зацепы заходят внутрь горловины и, удерживая затвор, зацепляются за горловину изнутри. При "прощелкивании" дно выгибается наружу, зацепы убираются внутрь, выходя из зацепления с горловиной, и перестают удерживать затвор на горловине.

На фиг.1 показана конструкция затвора с выпуклым дном для емкости в виде бутылки, в разрезе; на фиг.2 конструкция затвора с выпуклым дном для емкости в виде бутылки, вид сверху; на фиг.3 конструкция затвора с коническим дном для емкости в виде бутылки, в разрезе; на фиг.4 конструкция затвора с коническим дном для емкости в виде бутылки, вид сверху; на фиг.5 конструкция затвора с вогнутым дном для емкости в виде бутылки, в разрезе; на фиг. 6 конструкция затвора с вогнутым дном для емкости в виде бутылки, вид снизу; на фиг.7 конструкция затвора, закрывающего трубообразный канал.

Затвор для случая закрывания емкости в виде бутылки (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) или случая закрывания трубообразного канала (фиг.7) содержит дно 1, на котором выполнены зацепы 2, удерживающие затвор на горле бутылки 3 или в трубообразном канале.

Дно выполняется выпуклым, т.е. выгнутым от бутылки (фиг.1 и 3) или дно выполняется вогнутым, т.е. выгнутым к бутылке (фиг.5).

Дно может иметь форму элемента сферы (фиг.1 и 5), конуса (фиг.3), эллипсоида и т.д. и т.п. Дно выполняется одинаковой толщины повсеместно (фиг.3) либо по краю дна выполняется кольцевое утолщение 4. Кольцевое утолщение 4 выполняется в виде четко выраженного кольца (фиг.1 и 5) либо плавно нарастающим от центра дна к краю (фиг.7). Утолщение выполняется заедино с дном либо присоединяется сваркой, пайкой, клейкой и т.д.

Зацепы 2 могут выполнятся заедино с дном или крепиться к дну пайкой, сваркой, приклеиванием и т.д.

Зацепы располагаются по краю дна и могут быть его продолжением (фиг.1) или на одной из его поверхностей верхней (фиг.3), или нижней (фиг.5), за исключением центра дна.

Зацепы выполняются в виде жестких выступающих элементов, форма которых позволяет им взаимодействовать с горлом. Зацепы могут быть плоскими (фиг.1), стержнеобразными (фиг.3 и 5), реброобразными и т.д.

Зацепы 2 охватывают горло 3 снаружи (фиг.1 и 3) и своими внутренними поверхностями полностью или частично соприкасаются с горлом. Либо зацепы 2 заходят внутрь горла (фиг.5) и своими внешними поверхностями полностью или частично соприкасаются с горлом.

Зацепы 2 в закрытом состоянии затвора удерживаются за выступы 5 на горле бутылки 3. Зацепы могут также удерживаться непосредственно за стенки горла 3, если горло имеет коническую форму и его конусность сочетается с захватом затвора, а также удерживаться за счет внедрения острыми кромками и выступами в материал стенки, на трении или за счет клеевого соединения разрушающегося при откупоривании.

На концах зацепов выполняются скосы 6 (фиг.3) для облегчения одевания затвора на горло.

Прочностные свойства материала и толщина зацепов подбираются таким образом, чтобы обеспечить необходимую жесткость зацепов. Жесткость зацепов должна быть достаточной, чтобы удерживать затвор в закрытом состоянии при всех эксплуатационных нагрузках, соответствующих закрытому положению затвора.

При наличии у дна 1 кольцевого утолщения 4 зацепы 2 могут располагаться на кольцевом утолщении 4.

На внутренней, обращенной к бутылке, поверхности дна выполняется кольцевая стенка 7 (фиг.3), которая входит внутрь горла 3, повышая герметичность закупоривания. Стенка имеет вид цилиндрического или конического кольца. Стенка 7 может иметь по краю конусность или сферичность для облегчения входа в горло. Герметичность создается прижатием стенки 7 к внутренней поверхности горла 3 за счет упругости стенки или внутреннего давления в бутылке.

В качестве герметизирующего элемента может использоваться кольцевая прокладка 8, зажимаемая между затвором и краем горла (фиг.1). Может также использоваться уплотнение типа "ус" 9 тонкий кольцевой выступ, острая кромка которого направлена в сторону большего давления, фиг.5.

В случае, если дно затвора вогнуто или доступ к затвору для открывания осуществляется с его вогнутой стороны, на дне может выполняться ручка 10 для облегчения открывания затвора (фиг.5).

Предлагаемый затвор работает как при отсутствии перепада давления на нем, так и при наличии перепада. При избыточном давлении в бутылке используется затвор с выпуклым дном, при пониженном давлении с вогнутым. Однако при достаточной устойчивости купола дна от "прощелкивания" может быть и наоборот.

Затвор может использоваться как в герметичном варианте, так и в варианте, не обеспечивающем герметичность, и с наличием зазора между дном и горлом. Такой вариант затвора применим, например, для предотвращения высыпания из бутылки крупных гранул, таблеток и т.д.

Возможно использование предлагаемого затвора в сочетании с другими крышками и пробками.

Затвор в исполнении для закрывания проемов в поверхностях или перекрытия трубообразных каналов и его работа подобен затвору с вогнутым дном. В этом случае он крепится за внутреннюю поверхность трубообразного канала либо за ребра или кромки проема.

Затвор для закрывания проемов в поверхностях как вариант выполняется аналогично затвору на фиг.5. В этом случае зацепы 2 удерживаются за кромки проема. Взаимодействие зацепов с кромками проема аналогично их взаимодействия с выступами 5.

Затвор для закрывания трубообразных каналов (фиг.7) имеет зацепы 2, взаимодействующие с внутренней поверхностью канала 11. Затвор удерживается в канале за счет трения между зацепами и поверхностью канала 11, либо за счет врезания острыми кромками зацепов в поверхность канала 11, либо за счет прилипания и т.д.

Для того, чтобы зацепы 2 при "прощелкивании" выходили из зацепления с поверхностью канала 11, зона контакта зацепов 2 с поверхностью канала 11 должна быть смещена от мест крепления зацепов на дне затвора в направлении выпуклости дна затвора.

Для обеспечения возможности снятия затвора при подходе к нему с вогнутой стороны на его дне с вогнутой стороны выполняется ручка 10. Для герметизации перекрываемого затвором проходного сечения на затворе устанавливается гибкая герметизирующая манжета 12.

Затворы изготавливаются из упругих или пластичных материалов с достаточной степенью жесткости, чтобы обеспечить устойчивость купола дна при эксплуатационных нагрузках. Пластичный материал берется для затворов одноразового использования, приходящих в негодность после открывания, упругий материал для затворов многоразового использования. Для изготовления затворов могут использоваться металлы, пластмассы и т.д. (алюминий, сталь, капрон, полиэтилен, резина и т.д.).

Затвор функционирует следующим образом.

Перед надеванием затвора на горло 3 для закупоривания бутылки, закрыванием проема или перекрыванием трубообразного канала затвор приводится в открытое положение. Для приведения затвора в открытое положение купол дна затвора "прощелкивается".

У затвора, охватывающего зацепами 2 горло бутылки снаружи, зацепы разжимаются, разводятся наружу и затвор получает возможность сесть своими посадочными местами на горло, охватывая его. У затвора, у которого зацепы 2 заходят внутрь горла, проема или трубообразного канала, зацепы сжимаются, сводятся внутрь и затвор получает возможность сесть своими посадочными местами на горло или проем, поместив зажимы внутри них, или войти внутрь трубообразного канала. В открытом положении затвор надевается на горло.

При наличии кольцевой стенки 7 она вводится внутрь горла. При наличии прокладки 8 она подкладывается под затвор, герметизируя соединение.

После надевания затвора он приводится в закрытое положение. При этом купол дна затвора также "прощелкивается". Зацепы 2 приводятся в соприкосновение с горлом 3 и захватывают горло снаружи (фиг.1 и 3), либо зацепляются за горло, кромки проема или поверхность канала изнутри (фиг.5 и 7). В закрытом положении затвор прочно удерживается на горле, в проеме или канале.

Приведение затвора в открытое и закрытое положения осуществляется воздействием на купол дна 1 затвора или на зацепы 2, например, механическим надавливанием, перепадом давления, электромагнитным воздействием и т.д.

На затворе или на горле могут быть выполнены элементы, облегчающие надевание затвора, например, скосы 6 или заходный конус на горле как на фиг.5. В этом случае надевание затвора может производиться без предварительного приведения затвора в открытое положение.

Приведение затвора в закрытое положение может происходить автоматически за счет упругости дна затвора.

Как вариант возможно надевание затвора с опрессовкой. В этом случае в исходном положении затвора купол дна 1 выполнен не полностью отформованным, а зацепы находятся в состоянии "открыто" и позволяют произвести установку затвора на горло 3. После одевания затвора на горло 3 производят окончательное формование купола дна 1 затвора, возможно с пластической деформацией, в результате чего зацепы 2 поворачиваются в состояние Закрыто и начинают прочно удерживаться за горло. Формование купола дна 1 затвора может производиться, например, электромагнитным, механическим, гидравлическим или пневматическим прессованием.

После закрывания затвора возможно проведение дополнительных операций с целью повышения герметичности и надежности закупоривания, повышения привлекательности внешнего вида, предотвращения несанкционированного вскрытия и т. д. например, установка дополнительных защитных или декоративных колпачков, колец, заливка сургучом и т.д. Как средство, сигнализирующее о несанкционированном вскрытии бутылки, может использоваться нанесение на купол дна 1 затвора хрупкого покрытия, разрушающегося при откупоривании из-за "прощелкивания" купола дна.

При закупоривании бутылки ее внутренняя полость может наддуваться или в ней может создаваться разряжение, что может, помимо прочего, служить средством сигнализации о несанкционированном вскрытии или потере герметичности. Контроль производится легким нажатием на купол дна 1 затвора без "прощелкивания".

Откупоривание бутылки и снятие затвора осуществляется следующим образом.

Если дно 1 затвора выпуклое, то на дно 1 надавливают, например, пальцем руки, или по нему ударяют с силой, достаточной для "прощелкивания" дна внутрь. При "прощелкивании" зацепы 2 раскрываются и, выходя из зацепления, перестают удерживать затвор на горле 3. После этого затвор снимают с горла. Бутылка откупорена.

Если дно 1 затвора вогнутое, то дно 1 "прощелкивают" наружу, например, воздействием на ручку 10. Пpи этом зацепы 2 сжимаются внутрь и, выходя из зацепления, перестают удерживать затвор на горле, в проеме или канале. После этого затвор снимают. Бутылка откупорена либо открыты проем или трубообразный канал.

Если бутылка наддута или в ней создано разряжение, то для облегчения открывания давление в бутылке может выравниваться с давлением окружающей среды разгерметизацией посредством прокалывания затвора, обламывания пустотелого "рожка", выполняемого на затворе и т.д.

Если дно 1 затвора упругое и при откупоривании затвор не приводится в негодность, то затвор может использоваться для повторного закрывания. Повторное использование затвора осуществляется вышеописанными способами.

Затвор может быть выполнен для захвата и удерживания предмета или за предмет (например горловину) снаружи. В этом случае зацепы обращены своими упорными поверхностями, которыми они взаимодействуют с предметом, внутрь. Для того, чтобы зацепы при "прощелкивании" дна выходили из взаимодействия с удерживаемым снаружи предметом, зацепам придается такая форма, что их упорные поверхности находятся в уровнях, отнесенных от уровней мест крепления соответствующих зацепов на дне затвора в сторону (направлении), противоположную выпуклости дна. В этом варианте зацепы, удерживая затвор, захватывают горловину снаружи. При "прощелкивании" дна зацепы раскрываются наружу, выходят из зацепления с предметом (горловиной) и перестают удерживать затвор на предмете.

Либо затвор может быть выполнен для захвата предмета или за предмет (например, горловину, проем или трубообразный канал) изнутри. В этом случае зацепы обращены своими упорными поверхностями наружу. Для того, чтобы зацепы при "прощелкивании" дна выходили из взаимодействия с удерживаемым изнутри предметом, зацепам придается такая форма, что их упорные поверхности находятся в уровнях, отнесенных от уровней мест крепления зацепов на дне затвора в сторону (направлении) выпуклости дна. В этом варианте зацепы заходят внутрь горловины, проема или трубообразного канала и, удерживая затвор, зацепляются изнутри. Пои "прощелкивании" зацепы убираются внутрь, выходя из зацепления с предметом (горловиной, проемом, каналом), и перестают удерживать затвор на предмете.

Предлагаемое изобретение позволяет изготавливать как одноразовые затворы для упаковки продукции, поставляемой в емкостях, так и многоразовые затворы для постоянного длительного использования, например, в домашних условиях.

При использовании затвора в качестве захвата для удерживания предметов затвор функционирует аналогично. Вместо горловины, в этом случае, захват осуществляется за сам предмет или его элемент, либо захват предмета осуществляется за проем или трубообразный канал, имеющиеся у предмета.