ФИТИНГ ДЛЯ ПЭТ КЕГА

Изобретение относится к укупорочным конструкциям для емкостей, изготовленных из полиэтилентерефталата (далее ПЭТ кега), устанавливаемым на горловинах ПЭТ кегов для розлива, хранения и транспортировки напитков, находящихся в ПЭТ кеге под давлением.

ПЭТ кеги с установленными на них фитингами применяют для хранения и розлива напитков, например, таких как пиво. Данные фитинги имеют несколько каналов, обеспечивающих прохождение жидкости и газа. При заполнении, когда ПЭТ кег обычно находится в перевернутом вверх дном состоянии, напиток вводится через первый канал фитинга, в то время как вытесняемый из кега газ выходит через второй канал. Во время розлива газ (азот или углекислый газ) вводится в ПЭТ кег через первый канал, для того чтобы вытеснить напиток из ПЭТ кега через второй канал. Розлив напитка осуществляется при помощи разливочной головки, присоединяемой к клапанной конструкции, на подпружиненные элементы фитинга с последующим открытием каналов, один из которых предназначен для подачи инертного газа под избыточным давлением, а второй канал – для розлива вытесняемого газом напитка. Уплотнительный элемент фитинга служит для того, чтобы внутри ПЭТ кега сохранялось созданное избыточное давление при снятии (демонтаже) разливочной головки. Как правило, в случае налива и хранения пива избыточное давление составляет примерно 2,5 - 3,0 бара. Указанное давление является рабочим давлением ПЭТ кега. При этом ПЭТ кег выдерживает давление примерно 7-8 бар.

В случае нарушения технических условий производства, хранения и эксплуатации ПЭТ кег, заполненных напитком, возможно повышение избыточного давления в ПЭТ кеге выше максимально допустимого, что, в конечном счете, может привести к разрыву ПЭТ кеги. Данная проблема представляет серьезную угрозу для находящихся в непосредственной близости от ПЭТ кега людей.

Известна емкость из пластика, например ПЭТ кег для напитков с запорной арматурой с уплотнением (патент на изобретение РФ № 2466085, дата конвенционного приоритета 29.10.2008г., МПК B67D 1/08), в которой запорная арматура и/или уплотнение и, следовательно, кегголовка конструктивно рассчитаны так, что после процесса открывания последующий автоматический процесс закрывания осуществляется или происходит практически не полностью, так как при этом последующем автоматическом процессе закрывания остается незакрывающееся сквозное отверстие. Это сквозное отверстие обеспечивает сброс давления внутри емкости. Благодаря этому внутри емкости не может создаваться избыточное давление и, тем самым, устраняется потенциальная опасность разрыва емкости. При этом запорная арматура содержит упор с заданным местом разрыва для нагруженного пружиной уплотнения. Уплотнение имеет заданное место разрыва или выполнено с возможностью деформирования в ходе процесса закрывания для образования сквозного отверстия.

Данный вид клапана предохраняет от разрушения ПЭТ кег не весь период использования, а только после ранее проведенного процесса открывания при последующем автоматическом процессе закрывания, что делает не возможным дальнейшее использование ПЭТ кега после вскрытия, т.е. разливочную головку можно одевать только один раз. В случае снятия разливочной головки, ПЭТ кег теряет герметичность и не годится для дальнейшего использования, соответственно весь оставшийся продукт приходит в негодность. Необходимо отметить, что в процессе эксплуатации ПЭТ кега часто возникает необходимость снятия разливочной головки до полного опустошения ПЭТ кега, например, в случае обнаружения неисправности разливочной головки или системы розлива в целом, или проведения регулярной санитарной обработки системы розлива. Так же следует отметить, что в известном решении клапан не предохраняет от разрушения ПЭТ кег с продуктом во время хранения и транспортировки.

Известен клапан для емкости по патенту РФ на полезную модель №117417 (дата приоритета 07.02.2012, МПК B67D1/12), содержащий корпус, выполненный в виде стакана, установленный в нем полый шток, кольцевой затвор, пружину и крышку со средством соединения для соединения с горловиной емкости, при этом первый конец штока выполнен открытым и соединен с дном корпуса, выступая за его пределы, а второй конец штока выполнен закрытым и снабжен фланцем, кроме того, в образующей поверхности штока выполнено, по меньшей мере, одно окно, при этом на штоке, с возможностью перемещения вдоль штока, между дном корпуса и фланцем штока установлен кольцевой затвор, центральное отверстие которого снабжено кольцевым уступом, выполненным с возможностью взаимодействия с фланцем штока, а между кольцевым затвором и дном корпуса установлена пружина, кроме того, в образующей поверхности корпуса выполнено, по меньшей мере, одно окно, при этом крышка выполнена в виде втулки, на внутренней поверхности которой выполнено средство соединения, канал которой снабжен кольцевым выступом, выполненным с возможностью взаимодействия с кольцевым затвором.

Согласно известному решению сборка конструкции осуществляется поэтапно на горловине емкости, включая размещение корпуса в горловине емкости посредством выступа на корпусе и уступа на горловине емкости и последующая установка других элементов, завершаемая установкой крышки, закрепляемой резьбовым или замковым соединением с внешней поверхностью горловины. Известная конструкция клапана не решает проблему устранения повышенного избыточного давления, возникающего при нарушении технических условий производства, хранения и эксплуатации ПЭТ кег, заполненных напитком.

Известна клапанная конструкция по патенту №2640988, опубл. 12.01.2018г.

Известная клапанная конструкция содержит крышку с центральным отверстием со средством соединения с горловиной кега, полый шток, клапанный элемент, пружину, кольцевую гайку, при этом первый конец штока выполнен открытым, а второй выполнен закрытым с кольцевым выступом, в образующей поверхности штока выполнено по меньшей мере одно окно, на штоке с возможностью перемещения вдоль него установлен клапанный элемент, центральное отверстие которого снабжено кольцевым уступом, выполненным с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом штока и кольцевым выступом на внешней поверхности, выполненным с возможностью взаимодействия с клапанным элементом, а между клапанным элементом и кольцевой гайкой установлена пружина, при этом крышка выполнена в виде грибка и соединяется с кольцевой гайкой резьбовым соединением для непосредственной установки клапанной конструкции на горловину кега, в донной части кольцевой гайки выполнены отверстия для прохождения газа, между бортиком и цилиндрической поверхностью ножки грибка крышки размещена кольцевая прокладка для герметизации соединения крышки и горловины кега, а клапанный элемент выполнен с возможностью выполнения функции предохранительного клапана и индикатора срабатывания из полимерного материала с твердостью по Шору 40-60 ед. (принят за прототип)

Техническое решение по прототипу имеет высокую надежность и герметичность с возможностью выполнения функции предохранительного клапана при превышении избыточного давления внутри ПЭТ кега выше максимально допустимого. Срабатывание предохранительного клапана осуществляется в интервале давлений от 5,5 до 6 бар за 30-180 минут. В ряде случаев, при быстром нарастании давления (1 бар в течение 5 мин.) срабатывание возможно при 7 -7,5 бар, что влечет за собой риск разрыва кега. Кроме того, производители напитков часто применяют предохранительные крышки, одеваемые на фитинг, для предотвращения несанкционированного использования кега, или используют для этого термоусадочную пленку на фитингах. В этом случае такая крышка или пленка может задержать выдавливание манжеты, что опять же влечет за собой риск разрыва кега. Для целей более эффективного и надежного срабатывания при заданном максимальном допустимом давлении, в том числе и при закрытии фитинга предохранительной крышкой, требуется уменьшить время срабатывания клапана до величины 5 мин и менее.

Техническая задача заявляемого изобретения заключается в создании универсального технологичного фитинга для ПЭТ кега, обеспечивающего высокую надежность, герметичность конструкции с возможностью выполнения функции предохранительного клапана при превышении избыточного давления внутри ПЭТ кегов выше максимально допустимого.

С учетом того, что давление разрушения ПЭТ кега, составляет более 7 бар, а рабочее давление – до 3,5 бар, необходимо обеспечить давление срабатывания клапана в ПЭТ кеге при давлении менее 7 бар, причем время срабатывания должно быть не более 5 мин.

Технический результат заключается в получении надежного, технологичного и безопасного в эксплуатации фитинга для ПЭТ кега.

Технический результат достигается тем, что фитинг для ПЭТ кега содержит крышку с центральным отверстием со средством соединения с горловиной кега, полый шток, клапанный элемент, пружину, кольцевую гайку, при этом первый конец штока выполнен открытым, а второй выполнен закрытым с кольцевым выступом, в образующей поверхности штока выполнено, по меньшей мере, одно окно, на штоке, с возможностью перемещения вдоль него установлен клапанный элемент, центральное отверстие которого снабжено внутренним кольцевым уступом, выполненным с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом штока и внешним кольцевым уступом, выполненным с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом крышки, а между клапанным элементом и кольцевой гайкой установлена пружина, крышка выполнена в виде грибка и соединяется с кольцевой гайкой резьбовым соединением для непосредственной установки фитинга на горловину кега, в донной части кольцевой гайки выполнены отверстия для прохождения газа, между бортиком и цилиндрической поверхностью ножки грибка крышки размещена кольцевая прокладка для герметизации соединения крышки и горловины ПЭТ кега, а клапанный элемент выполнен с возможностью выполнения функции предохранительного клапана и индикатора срабатывания из полимерного материала с твердостью по Шору 40-60 ед, и содержит, по меньшей мере, один несквозной канал диаметром 3-5 мм открытый с нижней стороны, а с верхней стороны ограниченный тонкой перемычкой толщиной 0,2-1,5 мм.

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами:

Фиг.1 – фитинг с замковым соединением в разрезе;

Фиг.2 – фитинг с резьбовым соединением в разрезе;

Фиг.3. – общий вид клапанного элемента фитинга;

Фитинг содержит крышку 1, выполненную в форме грибка с центральным отверстием, установленный в нем вдоль продольной оси полый шток 2, клапанный элемент 3, пружину 4 и кольцевую гайку 5, обеспечивающую ее поджатие (фиг.1,2).

Крышка 1 состоит из основания 7, которое может быть выполнено как в виде круга, так и в виде усеченного равностороннего треугольника, вершины которого ограничены кругом, снабженного бортиком 8 и цилиндрической ножкой 9. Фитинг может быть соединена с горловиной ПЭТ кега как замковым (фиг.1), так и резьбовым соединением (фиг.2). Для замкового зацепления с горловиной ПЭТ кега на бортике 8 выполняются лепестки 11. Для резьбового соединения с горловиной ПЭТ кега на бортике 8 выполняется внутренняя резьба 21. Для обеспечения технологичности закручивания конструкции на горловины кегов с резьбой поверхность крышки снабжена выступами 12. Крышка 1 снабжена центральным отверстием с кольцевым выступом 6, взаимодействующим с кольцевым уступом 16 клапанного элемента 3. Для обеспечения герметичности соединения фитинга с горловиной ПЭТ кега между цилиндрической ножкой грибка 9 и бортиком 8 крышки 1 размещена кольцевая прокладка 20 с круглым поперечным сечением.

Шток 2 выполнен полым в виде трубки. Один конец штока выполнен открытым и проходит сквозь отверстие кольцевой гайки 5, выступая за ее пределы. Второй конец штока 2 выполнен закрытым и снабжен выступом 13. В верхней части полого штока 2 размещено, по крайней мере, одно окно 14.

На штоке 2, с возможностью перемещения вдоль него, установлен клапанный элемент 3 с центральным отверстием, снабженным кольцевым уступом 15, выполненным с возможностью взаимодействия с выступом 13 полого штока 2. В клапанном элементе выполнен, по меньшей мере, 1 несквозной канал 10, открытый с нижней стороны, а с верхней стороны ограниченный тонкой перемычкой 22. Толщина тонкой перемычки составляет 0,2-1,5 мм. Перемычка может быть выполнена неравномерной толщины (в пределах указанного интервала).

Диаметр канала составляет 3-5 мм (фиг.3). Канал преимущественно выполнен цилиндрической формы, однако в частных случаях исполнения форма сечения канала может представлять овал, треугольник или прямоугольник.

Конкретные значения толщины перемычки и диаметра канала определяется в соответствии с заданным давлением срабатывания.

Поджатие клапанного элемента 3 к кольцевому выступу 6 крышки 1 осуществляется пружиной 4, устанавливаемой между кольцевой гайкой 5 и клапанным элементом 3. Для предотвращения продавливания поверхности материала клапанного элемента 3 между ним и пружиной 4 установлено опорное кольцо 17. Расположение канала 10 выбрано таким образом, что часть канала не перекрывается опорным кольцом 17 (фиг.3).

Крепление кольцевой гайки 5 к крышке 1 осуществляется резьбовым соединением. Кольцевая гайка 5 снабжена центрирующими лепестками 18, а также отверстиями для прохождения жидкости или газа.

Осуществление изобретения

Для изготовления фитинга применяются полимерные материалы, в частности крышка, шток и кольцевая гайка фитинга изготовлены из полиацеталя, а клапанный элемент 3 в зависимости от необходимого давления срабатывания выполняется из полимерных материалов с твердостью по Шору 40-60 ед., изготовленный из: термоэластопластов (ТЭП), или резины на основе этилен-пропилен-диенового каучука (ЭПДМ), или силикона.

Заявляемый фитинг устанавливается на горловине 19 ПЭТ кега. При этом крепление может осуществляться резьбовым соединением с помощью внутренней резьбы 21 или с помощью замкового крепления, образованного лепестками 11.

В случае использования замкового соединения лепестки 11 входят в паз между кольцевыми выступами на внешней поверхности горловины ПЭТ кега.

В случае использования резьбового соединения, крепление осуществляется за счет использования внутренней резьбы 21 на бортике 8.

Налив жидкости в ПЭТ кег, также как и слив жидкости из него осуществляется посредством фитинга, установленного на горловину ПЭТ кега. Для обеспечения розлива жидкости к открытому концу полого штока 2 подсоединяется трубка розлива напитка.

Заполнение ПЭТ кега осуществляется следующим образом:

Разливочная головка линии розлива (не изображена на фиг.) имеет один или более выступов, которые нажимают на открытую со стороны крышки 1 поверхность подпружиненного клапанного элемента 3. При этом происходит открытие первого кольцевого канала между клапанным элементом 3 и грибком крышки 9, а также второго канала, образованного внутренним каналом полого штока с открытым окном 14 на его образующей поверхности. Заполнение ПЭТ кега напитком осуществляют через второй канал, при этом происходит вытеснение газа, находящегося в ПЭТ кеге через первый канал. После снятия давления со стороны разливочной головки на клапанный элемент 3 он возвращается в исходное положение, перекрывая каналы. Хранение и транспортирование ПЭТ кега, заполненного напитком, осуществляют при закрытом клапанном элементе 3.

Розлив жидкости из ПЭТ кега осуществляется обратным образом: выступы разливочной головки (не изображена на фигурах) нажимают на открытую со стороны крышки 1 поверхность подпружиненного клапанного элемента 3. При этом происходит открытие первого кольцевого канала между клапанным элементом 3 и грибком крышки 9, а также второго канала, образованного, по меньшей мере, одним окном 14 на образующей поверхности полого штока 2. В кег через первый кольцевой канал под избыточным давлением из внешней емкости подается инертный газ, который вытесняет жидкость находящуюся внутри кега через трубку, присоединенный к ней полый шток 2 и окно 14 на образующей поверхности полого штока 2.

В условиях транспортировки, хранения и эксплуатации при превышении избыточного давления в ПЭТ кеге выше максимально допустимого происходит нарастание давления в области каналов 10 клапанного элемента, что приводит к выдавливанию перемычек 22 и их последующему разрушению при нарастании давления. Интервал времени от начала выдавливания до момента разрушения перемычки составляет менее 5 мин. Образующийся сквозной канал обеспечивает стравливание избыточного давления из кега, предотвращая, таким образом, разрушение (разрыв) ПЭТ кега.

Вспучивание материала клапанного элемента в местах расположения отверстий, наблюдаемое визуально, сигнализирует потребителю о росте давления в кеге и возможности срабатывании клапана. При использовании предохранительных крышек, срабатывание клапана также происходит, так как данные крышки не плотно прилегают к поверхности фитинга.

Были проведены испытания конструкции по заявляемому изобретению:

Пример 1.

Клапанный элемент был изготовлен из ТЭП с твердостью по Шору 60±2 ед. В клапанном элементе были выполнены каналы диаметром 3 мм и перемычки толщиной 0,5 мм. Конструкция выдерживала рабочее давление до 3,5 бар. При установлении давления величиной P=6 бар происходило срабатывание клапана за 3 минуты при температуре окружающей среды 25-26 ^оС.

Пример 2

Клапанный элемент был изготовлен из ТЭП с твердостью по Шору 47±2 ед. В клапанном элементе были выполнены каналы диаметром 3 мм и перемычки толщиной 0,5 мм. Конструкция выдерживала рабочее давление до 2,5 бар. При установлении давления величиной P=5 бар происходило срабатывание клапана за 30 сек. при температуре 25-26 ^оС.

Пример 3

Клапанный элемент был изготовлен из ТЭП с твердостью по Шору 57±2 ед. В клапанном элементе были выполнены каналы диаметром 4 мм и перемычки толщиной 0,7 мм. Конструкция выдерживала рабочее давление до 3,0 бар. При установлении давления величиной P=6 бар происходило срабатывание клапана за 1 минуту при температуре 25-26 ^оС.

Пример 4

Клапанный элемент был изготовлен из ТЭП с твердостью по Шору 42±2 ед. В клапанном элементе были выполнены каналы диаметром 3 мм и перемычки толщиной 1,5 мм. На фитинг была одета предохранительная пластиковая крышка. Конструкция выдерживала рабочее давление до 2,0 бар. При установлении давления величиной P=5 бар происходило срабатывание клапана за 1 минуту при температуре 25-26 ^оС.

Пример 5

Клапанный элемент был изготовлен из ТЭП с твердостью по Шору 42±2 ед. В клапанном элементе были выполнены каналы диаметром 5 мм и перемычки толщиной 1,6 мм. На фитинг была одета предохранительная пластиковая крышка. Конструкция выдерживала рабочее давление до 3,5 бар. При установлении давления величиной P=6 бар происходило срабатывание клапана за более чем 5 мин. при температуре 25-26 ^оС.

Толщина перемычки более 1.5 мм не эффективна, время срабатывания становится более 5 мин.

Отверстие диаметром более 5 мм не рационально, поскольку не соответствует габаритам манжеты. Диаметр отверстия менее 3 мм увеличивает время срабатывания более 5 мин. При использовании перемычки менее 0,2 мм рабочее давление становится менее 1 бара, что не пригодно для многих напитков, например пива.

Преимуществами заявляемого изобретения является:

⎯ обеспечение безопасности хранения и эксплуатации ПЭТ кегов за счет выполнения функции предохранительного клапана при превышении избыточного давления в ПЭТ кеге выше заданного и предотвращения разрушения (разрыва) ПЭТ кега;

⎯ индикация срабатывания клапана за счет визуально наблюдаемого выдавливания перемычек клапанного элемента и образования сквозных отверстий в манжете при превышении давления в ПЭТ кеге выше заданного;

⎯ универсальность конструкции за счет возможности использования предохранительных крышек на фитинге;

⎯ технологичность конструкции за счет обеспечения возможности отдельной сборки элементов фитинга, установки ее в собранном виде на ПЭТ кег и последующего заполнения ПЭТ кега на автоматической производственной линии;

⎯ универсальность за счет возможности использования фитинга для разных типов горловин и дозирующих головок, путем замены только одного элемента - крышки фитинга;

⎯ обеспечение надежности и герметичности устройства за счет применения резьбового соединения крышки и кольцевой гайки, а также уплотнения горловины ПЭТ кега по его торцу при соединении с фитингом.