专利名称：一种内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在啤酒瓶及瓶装含汽饮料容器防爆瓶上应用的阀控装置，尤其是一种内置式泄压防爆阀塞和瓶盖组合的新型结构。
背景技术：
现有的啤酒瓶使用单一密封特性的冠形瓶口和冠形瓶盖，具有保持啤酒瓶内酒液压力不泄漏、密封的显著特征。
但其缺陷也是显而易见的当啤酒瓶在动态情况下，由于搬运撞击、晃动、瓶体的隐性强度缺陷留下的安全隐患(尤其是反复使用的回收瓶的抗冲击力、抗内压力系数不易在灌装流水线上被检出)、环境温度变化等其他多种原因造成啤酒瓶内二氧化碳压力急剧升高时，无法将瓶内的高压通过瓶盖排出，这样将出现只爆啤酒瓶。不爆瓶盖的现象，其根源在于随着环境温度的不断升高瓶内二氧化碳的压力也在急剧升高，达到甚至超出了瓶体所承受的抗冲击力、抗内压力的极限范围，而单一密封结构瓶盖的蹩压作用又加快了啤酒爆瓶的速度。可见现有啤酒瓶的密封瓶盖结构在抑制爆瓶现象的发生方面，存在着相当大的安全缺陷。
改进技术都在试图改进和控制啤酒瓶内的高压通过密封瓶盖排泄至啤酒瓶外。申请人根据公众在日常生活中对瓶装啤酒瓶形状和构造的认知，以及在了解、考查了现有啤酒行业生产的工艺中，均未能查询和检索到有效的改进结构。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种新的防爆瓶技术解决方案，改进现有的瓶盖结构，将内衬密封胶垫改进设计为具有中心闭合微孔的防水、防尘、泄压、载压性能的胶垫，并配合泄压防爆的阀塞，同时解决了包括啤酒瓶在内的含汽饮料容器的密封、泄压和防爆的问题，消除瓶内爆瓶压力的特征，对控制爆瓶的发生具有明显的技术效果。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案，一种内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，包括瓶盖，所述瓶盖中央设置泄压孔；阀塞，包括阀体和阀盖，所述阀盖包括相连的端面和阀盖主体，所述端面的圆周直径大于阀体的圆周直径，所述阀盖主体为中空圆柱体状，所述阀体和阀盖之间采用密封连接，阀盖中央设一中心泄压孔，阀体上设有中心轴方向的增强筋板，所述增强筋板一端延伸交汇于阀体下方的固定阀座处，所述固定阀座由阀体空心圆柱体下端面形成一空心倒圆锥台状，所述阀盖中孔内设一压簧座压套，所述压簧座压套中央设有一压簧座孔；阀芯，置于阀体内固定阀座上方；活塞并阀座的复合结构，设置在阀芯与压簧座压套之间，为共一端密封面的、空心内圆柱和空心外圆锥的组合形状，空心部分形成泄压管；压簧，卡设在压簧座孔和活塞并阀座的复合结构的泄压管之间。
本实用新型的组合结构具有对啤酒瓶密封、泄压和防爆的作用。既能达到啤酒瓶在工艺设定压力下的密封性能，又能达到对啤酒瓶内过高的压力快速排泄减压的目的，对啤酒瓶防爆具有明显的技术特征和技术效果。本实用新型克服了现有技术在控制啤酒爆瓶上的技术缺陷、技术空白。且本实用新型具有结构简单、设计合理，无毒无污染的特点，适合在现有啤酒行业内、不同生产规模的啤酒厂牌企业封装生产工艺中推广实施，尤其是防爆阀塞在啤酒瓶的应用中，不需要改变现有的啤酒封装工艺，不需要改变消费大众在饮用啤酒时开启瓶盖的传统习惯方式。能为啤酒饮料包装技术领域内技术人员所理解，方便的在现有啤酒瓶上使用。此外，本实用新型还可用于预防和控制汽水瓶、汽酒瓶含汽饮料包装容器的防爆瓶上。
下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本实用新型的详细描述中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
图1是本实用新型中瓶盖与防水、防尘载压胶垫的组合结构的局部剖视图；图2是一种阀塞200(阀芯为球珠体结构)的外形图；
图3是图2的仰视图；图4是图2的阀塞200的剖视图；图5是另一种阀塞的外形图；图6是图5中阀塞剖视图的仰视图；图7是图5中阀塞的剖视图；图8是本实用新型中阀盖部分的第一个实施例的剖视图(螺纹连接结构)；图9是本实用新型中阀盖部分的第二个实施例的剖视图(单环槽凹凸连接结构)；图10是移动式阀座并活塞的复合结构的剖视图；图11是双密封面注塑体阀芯的局部剖视图；图12是压簧座压套剖视图；图13是瓶盖的防水、防尘载压胶垫的结构剖视图；图14是阀盖的内置防水、防尘载压胶垫的结构剖视图；图15是本实用新型一较佳实施例的完整组合剖面示意图。
具体实施方式
本实用新型的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖组合的新型结构包括两部分，即瓶盖和阀塞。图1示意了瓶盖100的结构。下面我们首先来考察本实用新型中瓶盖的结构。
请参考图1，图1是在现有的铁制圆形瓶盖100的圆心位置上，冲压一个中心泄压孔101。考虑到防水、防尘等因素，在瓶盖100的内侧面内设胶垫102。在图13清楚示意了胶垫102的结构，在一层圆形的垫片102中心有一的突出于胶垫平面的小圆柱1021，与瓶盖100组合时嵌入在瓶盖100的中心泄压孔101内，在胶垫102的小圆柱1021中心有一穿刺后闭合的微孔1023。胶垫102与小圆柱1021相对侧呈凹口状，形成一阀盖入垫凹面1022。
请同时参考图2、3、4，这是阀塞第一种实施例的结构。该阀塞200主要包括组合的阀体201和阀盖202两部分。阀体201大致呈中空圆柱体状，阀体201一端面卡设有一圆形阀盖202，阀盖202的圆周直径稍大于阀体201的圆周直径，考虑到阀体201使用时置入瓶口，在阀盖202的上边缘导一斜肩2021和与阀体201接触的上边缘导一反方向斜肩2011的结构，这样既便于阀塞200内置定位在瓶口的中心，又可以起到阀塞200和瓶口内缘的密封作用。在阀盖202的中心开设有一泄压孔2022，与瓶盖100中央的泄压孔101相通。在阀体201的圆柱体形外圆周面上，还有若干等距且平行于阀体中心轴的长条状增强筋板2012(通常为6个)，阀体201外圆周面近阀盖202的位置有一高出阀体201外圆周面的台阶2014，其高度与增强筋板2012的高度一致，这样增强筋板2012的一端延伸与该台阶2014成一体结构，另一端延伸到阀体201上与阀盖202对称的另一端面，并交汇于中心位置的一固定阀座2013，该固定阀座2013由阀体201的空心圆柱体下端面形成一空心倒圆锥台而成。此外，由于阀体201底部的固定阀座2013呈周径较小的圆锥台状，从阀体201至固定阀座2013的过渡还设有两个台阶2016和2017。
图4中清楚示意了阀塞200内部的结构。在中空圆柱状的阀塞内腔在底部的中心有一固定的固定阀座2013，固定阀座2013呈上大下小的圆锥台形状，固定阀座2013的上口放置有一球珠体阀芯203，其球面与固定阀座2013的上口形成一侧密封环面，球珠体阀芯203可以是不锈钢珠或玻璃球珠，固定阀座2013的下口形成一个进气孔2015。球珠体阀芯203的另一侧面与移动式阀座并活塞的复合结构204中的锥台形移动阀座的锥形密封面相密封，具体结构请参见图10。此外，阀体201的近阀盖202的内沿为螺纹口2018，与阀盖202的外螺纹2023连接密封面相配合实现密封。
下面请参见图10，所示为移动式阀座并活塞的复合结构204，其纵剖面呈近似皇冠形状，大致为共一端密封面1003的、空心内圆柱1005和空心外圆锥1006的组合形状，其外圆锥1006的上边缘为多棱面1001组成的结构，作用近似于活塞环。在内圆柱1005与外圆锥1006之间形成圆形镂空环槽1002，该圆形环槽1002可以在一定范围内修正、微调移动式阀座并活塞的复合结构在温度变化、材料形变而产生的形位偏差，保证活塞、阀座在阀体内腔中的气密性。内圆柱与外圆锥之间的空心形成泄压管1004，泄压管1004近密封面1003端的空心周径呈逐渐加大的开口。
在阀盖202近阀体201侧设有一定深度的圆柱孔，一压簧座压套206卡设在该孔内，该压簧座压套206如图12所示，呈一圆柱2051和圆锥台2052组合的形状，圆柱的周径与圆锥台较小一端的周径一致，圆柱2051中空形成一压簧座孔2054，并在接近圆柱端面的压套中心泄压孔2053的孔径减小，圆锥台2052的开孔也大致呈圆锥台状，且其较小一侧的孔径与压簧座孔2054大小一致。考虑到密封，压簧座压套206的边沿均有倒角2055。
再来参考图14，所示为装置于阀盖中心泄压孔2022下沿呈喇叭口的圆形平面的下方，与压簧座压套206的外侧顶面贴合，并由压簧205的弹压力压紧的胶垫207的结构，该胶垫与图13中瓶盖内侧的胶垫102相比，它的外形较之瓶盖胶垫102更加简化，圆形、平板状，此胶垫207所起的作用也是防水、防尘、载压，中央设有闭合微孔2071，具有阻隔瓶外的水、灰尘进入瓶内的性能，在阀塞的实际泄压压力始终大于胶垫207逸出压力值的情况下，胶垫207对于阀塞的泄压和防爆作用是有效的。
回到图4中，我们看到，压簧座压套206顶部压设一胶垫207卡设在阀盖202的中孔内，在压簧座孔2054和复合结构204的泄压管1004内，卡设有一压簧205，该压簧的一端顶在压簧座孔2054内，另一端顶在球珠体阀芯203的上圆周面。
请参见图5、6、7，所示为阀塞的第二个实施例结构。该阀塞300同样包括组合的阀体301和阀盖302两部分。其结构与阀塞200相似，同样包括有阀盖302上的斜肩3021和阀体301上的反向斜肩3011，以及阀盖302上的中心泄压孔3022，阀体301上的增强筋板3012以及一个过渡台阶3016，以及由阀体301的空心圆柱体下端面形成一空心倒圆锥台而成的固定阀座3013。阀体301内的活塞并阀座的复合结构304、压簧305、压簧压套306及其顶部的胶垫307，还有阀体301与阀盖302之间的螺纹口3018和外螺纹3023等结构均与第一个实施例的相同。唯一区别的结构在于，阀芯303并非采用的球珠体结构。
下面请参见图11，所示为阀芯303的局部剖视图，由上圆锥台、和下圆锥台组成，二者的较大周径端面分别与一圆柱的上下端面相接而成一体结构，上圆锥台的圆周面形成上密封斜面3031，下圆锥台的圆周面形成下密封斜面3032，在上圆锥台的周径较小端面还设一垂直的锥形凸起，称为压簧定位柱3033。
请回到图7，所示的压簧座压套306顶部压设一胶垫307卡设在阀盖302的中孔内，一压簧305卡设其中，该压簧305的一端顶在压簧座孔内，另一端由注塑阀芯303上部的压簧定位柱3033定位。
上述两个实施例的阀塞结构还有一个细微差别，采用球珠体作阀芯的阀塞由于球珠的体积小，在阀体内腔的底部所占空间小。而采用塑料树脂注塑体阀芯的阀塞，在阀体内腔的底部所占空间相对要大，因此阀塞200的阀体201底部外形呈双台阶2016、2017构造。阀塞300的阀体301底部外形呈单台阶3016形状。两个阀塞实施例的阀体底面圆周都小于阀体的上部圆周，因此无论是采用手工将阀塞放入瓶内还是采用机械自动将阀塞放入瓶内，都将是非常的方便。
两个阀塞实施例在控制泄压、防爆瓶和密封、防水、防尘的应用原理上是相同的。不同之处仅在于阀芯的结构和阀芯的材质(球珠体与注塑体的区别)。
图8、9给出的是两个阀盖的结构，图8为在上述两个实施例中使用的螺纹结构的阀盖。阀盖800类似一个带端面801的塞子，端面801的周径较大于呈圆柱状阀盖主体802的周径，且其中心均设有孔，端面801的中心泄压孔803呈倒圆锥形，阀盖主体802的中心形成压簧套座孔804，在端面801边沿导一斜肩805，在阀盖主体802的外圆周面近端面801处设有外螺纹806。
图9的结构与上述类似，阀盖900同样包括端面901、阀盖主体902、中心泄压孔903、压簧套座孔904和斜肩905，区别在于用凹凸环槽卡箍906替代了外螺纹806的结构。
下面结合图15，对本实用新型的一较佳实施例进行说明，其中瓶盖采用图1中的结构，阀塞采用第一个实施例的结构，故各附图标记与上述说明一致。阀塞200依靠设置在阀体201端面外沿与阀盖202接触处的斜面凸肩2011，在阀塞200内置入瓶后，可以使阀塞200准确地悬垂定位在瓶口的中心，阀体201的斜面凸肩2011将瓶内的气体封闭在瓶口内缘的密封面的下方，阻隔了瓶内气压从阀体201和瓶口内缘的缝隙中逃逸。阀盖202边沿的带倒角斜肩2021封压在瓶口靠近瓶口内缘的平面上。封压在阀盖202面上方的是图1中瓶盖100的防水、防尘胶垫102，阀盖202的整个圆面部分被防水、防尘载压胶垫102所覆盖包容。阀盖202在冠形瓶盖100与防水、防尘载压胶垫102组合结构的严密封压下，阀塞200被准确地装置定位在瓶口的中心位置，由于瓶盖100、瓶盖胶垫102、阀盖202及阀盖的内置防水、防尘载压胶垫的泄压孔2022，都是在居中的圆心位置上设置的，因此能够保证上、下泄压孔在一条垂线上，当阀塞200在泄压时，能够提供畅通的泄压通路。双重结构设置的防水、防尘载压胶垫102，能够有效地阻挡瓶外的水、灰尘和细微异物对啤酒的侵害，有效地将瓶外物质和瓶内啤酒隔绝，达到国家规定的啤酒卫生品质和啤酒的零污染。胶垫102采用符合国家卫生标准的、能用于食品包装容器的橡胶材料制成。在胶垫102中心的圆心处穿刺一个微孔1023，穿刺后在胶垫102中心的圆心处留下一个闭合的微孔。试验数据表明微孔1023在2～2.5公斤/平方厘米的压力范围内，气压能够从微孔1023中逸出，在1.5～1.9公斤/平方厘米的压力范围内微孔1023闭合，气压停止逸出。胶垫102的这种舒张和闭合特性，可以有效地阻隔瓶外的水、灰尘进入瓶内。当瓶盖100下阀塞的实际泄压压力始终大于胶垫102逸出压力值的情况下，胶垫102对于阀塞的泄压和防爆作用是有效的。
阀体201内部的球珠体阀芯203与阀座2013的锥形密封面配合，其密封效果可以与密封瓶盖相媲美。在对啤酒工厂的啤酒生产工艺和专业技术人员的了解考察，啤酒经过灌装封盖后，在出厂前必须耐受长达45分钟，将近65度的高温巴氏灭菌机的杀菌消毒。啤酒在高温巴氏杀菌消毒的过程中，啤酒瓶中的二氧化碳在高温下迅速汽化，压力剧增会使瓶内压力达到6公斤/平方厘米的状态，工艺要求啤酒瓶盖在高温、高压的状态下不泄漏。由于二氧化碳在水中的溶解度与温度有关，如在常压下，0摄氏度时可溶解171ml/100ml，而在20摄氏度时仅溶解88ml/100ml。又由于二氧化碳的充气过程是在较低的温度(0～4摄氏度之间)和较高的压力(2.2～2.5kg/cm2)下进行，(二氧化碳的质量百分含量在0.45～0.50％(m/m)之间)，以增加二氧化碳在啤酒瓶中的溶解度。啤酒在发酵过程中已含有一部分二氧化碳，在装瓶前再进一步补充二氧化碳，使其含有3～4倍于啤酒体积的二氧化碳。因此，防爆阀塞对啤酒瓶中的二氧化碳做出适当的控制泄压，不会对啤酒的口感度和起泡带来影响。此种状态对于密封瓶盖的成熟技术，不存在技术障碍。
此外，而对于一种内置式泄压防爆阀塞和瓶盖组合的新型结构，既要保证阀塞在高压时(6公斤/平方厘米时)啤酒瓶密封不泄漏，又要使阀塞在低压时(3～3.5公斤/平方厘米时)能对啤酒瓶控制泄压。图10的移动式阀座并活塞的复合结构204，有效地克服了技术上的一大障碍，实现了一种内置式泄压防爆阀塞和瓶盖组合的新型结构，在啤酒瓶防爆瓶技术领域的应用。移动式阀座并活塞的复合结构，装压在阀体内腔的球珠体阀芯203上方，并与阀体内腔的气壁呈紧配合，气密性能尤佳。当啤酒瓶装置了移动式阀座并活塞的复合结构的阀塞后，在高温巴氏灭菌机中杀菌消毒时。啤酒瓶中的二氧化碳在高温下迅速汽化、压力升高，当瓶内压力达到3～3.5公斤/平方厘米时，球珠体阀芯203在瓶内压力的顶托下向上压缩压簧205，球珠体阀芯203被打开，瓶内压力涌入至移动式阀座并活塞复合结构204与球珠体阀芯203的下方。随即迅速将移动式阀座并活塞复合结构204与球珠体阀芯203一起，顶推至阀盖下方的压簧座压套206的斜面止口2056处。此时的球珠体阀芯203与移动式阀座并活塞的复合结构204完全构成一体，将移动式阀座孔严密封闭，压簧205在高压下被压缩屈服。瓶内压力越高，球珠体阀芯203封闭移动式阀座孔就越严。阀塞200的这种特殊结构完全能够满足高温、高压的工艺要求。当杀菌消毒完毕温度下降，压力随之下降，当瓶内压力降至3.4～3.5公斤/平方厘米时，压簧205迅速将球珠体阀芯203顶压至阀体201底部中心的固定阀座2013上，对阀座孔实施密封。此时移动式阀座并活塞的复合结构204被滞留在球珠体阀芯203的上方而不再被利用。常温状态下阀塞200的泄压是通过对压簧205压紧力的设置进行控制的。在常温状态下当瓶内压力大于压簧205设置的力时，球珠体阀芯203被顶开，瓶内气压从固定阀座2013与球珠体阀芯203的缝隙之间，经过移动式阀座并活塞复合结构204的中空圆管柱1004，顶开阀盖202内的防水、防尘载压胶垫207的微孔2071后，气压到达瓶盖100内侧而后瓶盖的防水、防尘载压胶垫102的微孔1023又被顶开。至此，瓶内一部分超载的压力被完全排泄到瓶外(超载的压力是相对于压簧205的力的设置数值而言)。此时，压簧205上受到的力也同时被卸载，压簧205将球珠体阀芯203下压复位并密封在固定阀座2013的座孔上。阀盖202与阀体201的连接可以采用螺纹806或采用公、母凹凸环槽扣906压连接。阀盖202的底部密封斜面与阀体的螺纹806或公、母凹凸环槽906下方的密封斜面相密封，保证进入阀塞202的气压从阀塞的唯一通路——中心泄压孔2022中排泄至瓶外。
以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴应由各权力要求限定。
权利要求1.一种内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，包括瓶盖，所述瓶盖中央设置泄压孔；阀塞，包括阀体和阀盖，所述阀盖包括相连的端面和阀盖主体，所述端面的圆周直径大于阀体的圆周直径，所述阀盖主体为中空圆柱体状，所述阀体和阀盖之间采用密封连接，阀盖中央设一中心泄压孔，阀体上设有中心轴方向的增强筋板，所述增强筋板一端延伸交汇于阀体下方的固定阀座处，所述固定阀座由阀体空心圆柱体下端面形成一空心倒圆锥台状，所述阀盖中孔内设一压簧座压套，所述压簧座压套中央设有一压簧座孔；阀芯，置于阀体内固定阀座上方；活塞并阀座的复合结构，设置在阀芯与压簧座压套之间，为共一端密封面的、空心内圆柱和空心外圆锥的组合形状，空心部分形成泄压管；压簧，卡设在压簧座孔和活塞并阀座的复合结构的泄压管之间。
2.根据权利要求1所述的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，其特征在于，所述瓶盖内侧进一步包括一圆形的瓶盖胶垫，其中心有一的突出于瓶盖胶垫平面的小圆柱，在所述小圆柱中心有一穿刺后闭合的微孔，所述瓶盖胶垫与小圆柱相对侧呈凹口状。
3.根据权利要求1或2所述的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，其特征在于，所述压簧座压套的顶部还卡设一胶垫，其中央设有闭合微孔。
4.根据权利要求3所述的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，其特征在于，所述阀芯为球珠体形状。
5.根据权利要求3所述的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，其特征在于，所述阀芯由上圆锥台、和下圆锥台组成，二者的较大周径端面分别与一圆柱的上下端面相接而成一体结构，上圆锥台的圆周面形成上密封斜面，下圆锥台的圆周面形成下密封斜面，在上圆锥台的周径较小端面还设一垂直的锥形凸起，称为压簧定位柱。
6.根据权利要求4、5所述的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，其特征在于，所述固定阀座中间的进气孔、压簧座压套上的压簧座孔与所述阀盖上的中心泄压孔以及瓶盖的中心泄压孔的中心线一致。
7.根据权利要求6所述的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，其特征在于，所述密封连接为内外螺纹连接。
8.根据权利要求6所述的内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，其特征在于，所述密封连接采用凹凸环槽卡箍连接。
专利摘要本实用新型公开了一种内置式泄压防爆阀塞和瓶盖的组合结构，包括瓶盖和阀塞，阀塞包括阀体和阀盖，阀盖有相连的端面和阀盖主体，端面的圆周直径大于阀体的圆周直径，阀体和阀盖之间采用密封连接，阀盖中央设中心泄压孔，阀体上设有中心轴方向的增强筋板，增强筋板一端延伸交汇于阀体下方的固定阀座处，固定阀座由阀体空心圆柱体下端面形成一空心倒圆锥台状，阀盖中孔内设一压簧座压套，压簧座压套中央设有一压簧座孔；阀芯，置于阀体内固定阀座上方；活塞并阀座的复合结构，设置在阀芯与压簧座压套之间，为共一端密封面的、空心内圆柱和空心外圆锥的组合形状，空心部分形成泄压管；压簧，卡设在压簧座孔和活塞并阀座的复合结构的泄压管之间。
文档编号B65D41/02GK2693678SQ200320123759
公开日2005年4月20日 申请日期2003年12月4日 优先权日2003年4月23日
发明者朱运明 申请人:朱运明, 朱运国, 朱佳菁