ES2295636T3 - Un dispositivo para multiplicar al maximo la fuerza de apertura de una valvula activada por depresion para un recipiente para beber. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para multiplicar al máximo la fuerza de apertura de una válvula activada por depresión para un recipiente (2) para beber que tiene una abertura (4) de salida, estando el recipiente (2) equilibrado contra una presión ambiente (P1) cuando se encuentra en posición de uso, en cuya posición el dispositivo está conectado con el recipiente (2) y que incluye una pared divisoria (6, 106, 206) que cubre y cierra, de forma hermética, la abertura (4) de salida y que está provista de una abertura (8, 108, 208) de pared, cuyo lado de aguas arriba se encuentra en contacto hermético con un miembro obturador (22, 122, 222) de válvula, axialmente movible, que está en posición de reposo, incluyendo también el dispositivo una membrana periféricamente continua (12, 112, 212) equilibrada contra la presión ambiente (P1) y dispuesta en el recipiente (2) y alrededor de un eje geométrico (14) de la válvula sobre la pared divisoria (6, 106, 206) y a través de la abertura (8, 108, 208) de la pared, y teniendo la membrana (12, 112, 212) una extensión axial, formando por tanto un cuerpo a modo de manguito, por lo que la membrana (12, 112, 212) comprende un extremo de unión (12a, 112a, 212a) conectado de manera fija a la pared divisoria (6, 106, 206) y un extremo de maniobra (12b, 112b, 212b) móvil situado a una distancia axial del extremo de unión (12a, 112a, 212a), y estando dispuesto el extremo de maniobra (12b, 112b, 212b) de forma que pueda transmitir una fuerza de tracción a dicho miembro obturador (22, 122, 222) movible axialmente, caracterizado porque la membrana (12, 112, 212) a modo de manguito está dispuesta con una extensión longitudinal máxima cuando se encuentra en reposo en su posición inactiva, y porque la membrana (12, 112, 212) es radialmente flexible y puede desviarse y, también, está dispuesta de manera que inhiba el estiramiento en dirección axial, por lo que la extensión de la membrana (12, 112, 212) en dirección axial resulta insignificante en su dimensión axial cuando se la somete a cargas de tracción provocadas por una fuerza debida a una presión diferencial que actúa sobre la membrana (12, 112, 212).

Description

Un dispositivo para multiplicar al máximo la fuerza de apertura de una válvula activada por depresión para un recipiente para beber.

El presente invento se refiere a un dispositivo para multiplicar al máximo la fuerza de apertura de una válvula autoajustable, activada por depresión, para un recipiente para beber. El recipiente puede contener un refresco u otro artículo alimenticio en estado líquido, sometido a presión o no. El dispositivo está destinado a utilizarse en conexión con un pico de vertido para beber para el recipiente.

Los dispositivos activados por una depresión para la apertura automática de válvulas para beber son conocidos por publicaciones de patente anteriores, incluyendo el documento US 6.290.090. El mecanismo de apertura de acuerdo con el documento US 6.290.090 incluye una membrana sensible a la presión para activar una válvula de una lata de bebida que contiene una bebida carbonatada a presión. La válvula permite el consumo, libre de derrames, del contenido de la lata. La membrana, que forma un miembro de maniobra de la válvula para beber, es concéntrica y está formada aproximadamente en un plano en torno al eje geométrico longitudinal de la lata de bebida, siendo dicho plano perpendicular al eje geométrico longitudinal. La membrana está, también, unida de manera fija por toda su circunferencia. Un puntal con un paso a su través, que forma parte de un miembro obturador de la válvula, conecta la membrana con el miembro obturador, que abre o cierra una abertura de salida de la lata. La membrana es activada cuando un usuario aspira y crea una depresión en un lado de ella, generando así una presión diferencial a través de la membrana. La presión diferencial genera una fuerza de presión que mueve a la membrana y al miembro obturador en dirección axial y de apertura de la válvula. Como la superficie de activación de la membrana es mayor que la superficie de la válvula que cubre la abertura de salida, se genera y se transmite una fuerza de apertura de la válvula que puede ser lo bastante grande para que la válvula se abra, aún cuando exista una sobrepresión dada en la lata.

El uso de este tipo de estructura de membrana para abrir una válvula de un recipiente para beber que contiene líquido a presión, tiene varios puntos débiles:

Dado que las regiones periféricas de la membrana plana de acuerdo con el documento US 6.290.090 están aseguradas y, por tanto, sólo pueden moverse de forma insignificante durante la influencia de dicha presión, principalmente es la parte central de la membrana la que puede moverse axialmente. Así, se reduce el área sensible a la presión, efectiva, de la membrana, haciendo que al miembro obturador de la válvula se transmita una fuerza relativamente insignificante. El aumentar el área de la membrana en dirección radial puede resolver este problema. Sin embargo, tal solución no es posible cuando se utiliza en tapas estándar de botellas, en las que el diámetro de la membrana está limitado por el diámetro de la tapa. Sin embargo, el usuario puede compensar un área efectiva, reducida, de la membrana y la fuerza atenuada debida a la presión incrementando la fuerza de aspiración sobre la membrana. No obstante, cuando la lata de bebida está a presión, el usuario debe utilizar una fuerza de succión desproporcionadamente elevada, en especial durante la apertura incipiente de la válvula. Puede que este dispositivo de válvula no sea apreciado como muy funcional ni muy cómodo para el usuario.

Además, esta estructura de membrana no está dotada de elementos de atirantado que concentren y transmitan la fuerza ejercida por la presión sobre la membrana al miembro obturador de válvula.

Ni tampoco la estructura de membrana está provista de dispositivo alguno que multiplique al máximo la fuerza de apertura para limitar la fuerza de succión incipiente requerida durante la apertura de la válvula de una lata de bebida a presión.

El miembro obturador está situado, también, en el lado de aguas abajo de la abertura de salida de la lata, lo que le permite abrirse automáticamente al ocurrir una sobrepresión dada en la lata de bebida. Así, su contenido líquido escapará de la lata en forma inintencionada. Si ha de evitarse este efecto inintencionado, la válvula solamente debe utilizarse en latas de bebida que contengan bebidas no carbonatadas, lo que va en contra del objeto del dispositivo de válvula de acuerdo con el documento US 6.290.090. Posiblemente, la membrana debe reforzarse o atirantarse para evitar el flujo de salida inintencionado cuando el contenido líquido está a presión, por lo que el usuario debe aplicar una fuerza de succión adicional a la membrana. Sin embargo, esto debilita aún más la funcionalidad y la comodidad de uso de la válvula.

En relación con las tapas de botella ordinarias y las bebidas carbonatadas, el problema principal de esta estructura de membrana reside, por tanto, en que su área de membrana efectiva es demasiado pequeña para proporcionar una fuerza suficiente de apertura de la válvula, especialmente en la fase de apertura de ésta. Por esta razón, el dispositivo de válvula de acuerdo con el documento US 6.290.090 se apreciará como no muy funcional y no muy cómodo para el usuario.

El objeto del presente invento es remediar las desventajas antes mencionadas de la técnica anterior.

El objeto se consigue por medio de las características expuestas en la siguiente descripción y en las reivindicaciones subsiguientes.

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El presente dispositivo de válvula es especial porque está dispuesto para transmitir la máxima fuerza de apertura al miembro obturador de la válvula durante la fase incipiente de apertura de la válvula, aún cuando el usuario aplique una depresión moderada para activar el dispositivo de válvula. Este efecto hace que la válvula sea cómoda de utilizar, especialmente cuando el miembro obturador deba abrirse en contra de una sobrepresión en el recipiente de bebida. Cuando se consumen bebidas carbonatadas, por ejemplo, la presión en el instante de la apertura será, siempre, mayor que la reinante en la siguiente fase mientras se bebe. El dispositivo de válvula también es ventajoso para personas que sólo pueden aplicar una fuerza de succión pequeña, incluyendo niños pequeños y algunas personas minusválidas y enfermas.

En relación con un pico para beber para el recipiente, realizaciones particulares del dispositivo de válvula también proporcionan notables ventajas durante su producción (véanse las siguientes realizaciones ilustrativas).

En principio, el dispositivo de válvula de acuerdo con el invento funciona aprovechando una fuerza de tracción ejercida a lo largo de un cuerpo a modo de manguito en forma de membrana y que es transmitida al miembro obturador de la válvula. La fuerza de tracción se crea cuando se aplica a la membrana una presión diferencial y se la desvía perpendicularmente respecto de su dirección longitudinal. Esto provoca una contracción axial de la membrana y un movimiento axial resultante del miembro obturador.

El principio que se pretende poner en práctica en el presente invento, y que se describirá más adelante, se ilustra del mejor modo mediante la siguiente analogía de una cuerda extendida entre sus dos puntas. La citada desviación de la membrana se producirá aproximadamente del mismo modo en que la cuerda extendida se desviará, perpendicularmente a su dirección longitudinal, cuando se la somete a una fuerza lateral "S". La analogía de la cuerda ilustra las fuerzas utilizadas en el presente dispositivo de válvula. La fuerza lateral "S" ejercida sobre la cuerda tiene como reacción una fuerza de tracción "F" a lo largo de la cuerda desviada. La fuerza de tracción "F" se transmite a los extremos de unión de la cuerda y es mucho mayor que la fuerza lateral "S" aplicada. Fijando un extremo de la cuerda, la fuerza de tracción "F" puede ser utilizada para mover el otro extremo de la cuerda en la dirección longitudinal (dirección axial) de la cuerda. Este efecto es análogo al efecto de la presente estructura de membrana. Durante la desviación, la fuerza de tracción "F", en ambos extremos de unión, puede descomponerse en una componente de fuerza axial "F_{a}" paralela a la dirección axial original de la cuerda antes de la desviación, y una componente de cizalladura "F_{s}" perpendicular a dicha dirección axial. El ángulo de desviación "a" existente entre la dirección axial original de la cuerda y su dirección en condición desviada, aumentará al incrementarse la desviación. Cuando aumente el ángulo "a", cambiará la magnitud de cada componente de fuerza "F_{a}" y "F_{s}" de acuerdo con consideraciones geométricas generales, por tanto de acuerdo con funciones trigonométricas. La componente de fuerza "F_{a}" resulta, así, ser función de (cos "a"), mientras que la componente de cizalladura "F_{s}" resulta ser función de (sen "a") siendo, ambas funciones, no lineales. La componente axial "F_{a}" alcanza su valor máximo cuando el ángulo "a" de desviación es pequeño, es decir, durante la fase incipiente de desviación de la cuerda. A la fuerza "F_{s}" de cizalladura se le aplica la relación contraria. La desviación también tiene como consecuencia una contracción axial, no lineal, de la cuerda. En las circunstancias expuestas en este documento, el movimiento axial (contracción) de la cuerda será mínimo durante la fase incipiente de la desviación, tras lo cual aumenta el movimiento axial.

En la presente estructura de membrana también se utilizan consideraciones correspondientes en cuanto a fuerzas y contracción. Dado que la componente axial "F_{a}" transmite al miembro obturador una fuerza de apertura de la válvula, a la que también contribuye, la fuerza máxima de apertura será transmitida durante la fase incipiente de desviación de la membrana, cuando el ángulo de desviación sea mínimo. Ello implica que la estructura de membrana genera una gran fuerza de apertura y un pequeño movimiento del miembro obturador durante la apertura incipiente de la válvula, mientras que, después, la fuerza disminuye y el movimiento del miembro obturador aumenta. Utilizando el principio de la cuerda, la fuerza de apertura de la válvula puede incrementarse considerablemente con relación a los mecanismos de apertura de válvula existentes y, en particular, al iniciarse el proceso de aspiración/bebida, cuando la sobrepresión reinante en un recipiente con bebida carbonatada es máxima.

En su posición de uso, el presente dispositivo de válvula está conectado a una abertura de salida, por ejemplo, la boca de una botella, del recipiente para beber. Entre otras cosas, el dispositivo de válvula incluye una pared divisoria que cubre y cierra de forma hermética dicha abertura de salida y que separa el interior el recipiente para beber del ambiente exterior. La pared divisoria está provista de una abertura en ella, cuyo lado de aguas arriba se encuentra en contacto hermético con el miembro obturador de la válvula cuando está en posición de reposo.

El dispositivo de válvula incluye, asimismo, una membrana periféricamente continua dispuesta alrededor de un eje geométrico sobre dicha pared divisoria y a través de la abertura de la pared. Dado que la membrana presenta una extensión axial con relación al citado eje geométrico, denominado en lo que sigue eje geométrico de la válvula, está provista de dos extremos de terminación axiales, que comprenden un extremo de unión y un extremo de maniobra. En posición de uso, el extremo de unión está conectado de manera fija a dicha pared divisoria, mientras que el extremo de maniobra es movible y está situado a una distancia axial del extremo de unión. El extremo de maniobra está dispuesto para transmitir la fuerza de tracción con respecto a un miembro obturador de válvula capaz de abrir o cerrar dicha abertura de la pared divisoria. El extremo de maniobra puede conectarse a un miembro obturador o a una prolongación del extremo de maniobra formada como miembro obturador. Mediante su soporte, el miembro obturador está dispuesto de manera que pueda moverse axialmente con relación a la abertura de la pared. Esta estructura de membrana forma, así, dicha membrana a modo de manguito que encierra el eje geométrico de la válvula y el miembro obturador, teniendo la membrana a modo de manguito, por ejemplo, forma cilíndrica y/o cónica.

Para impedir el acceso no deseado al contenido del recipiente para beber antes del consumo, el miembro obturador y un borde de la abertura de la pared pueden conectarse mediante un precinto frangible que se rompe al moverse por primera vez el miembro obturador. Sin embargo, la rotura de dicho precinto exige que se aplique una fuerza adicional al miembro obturador durante la apertura incipiente de la válvula, cuyo funcionamiento está perfectamente adecuado para proporcionar el presente dispositivo de válvula.

La presente membrana es activada cuando un usuario aspira generando una depresión en un lado de la membrana, como en el caso de la membrana del documento US 6.290.090. Asimismo, la presente membrana presenta un equilibrio de presiones frente a la presión reinante en el recipiente. La activación de la membrana puede llevarse a cabo, así, con independencia de la presión reinante en el recipiente. Esto distingue a la presente válvula de, por ejemplo, una válvula de aleta, que ofrece un equilibrio de presiones ante la presión del recipiente. Asimismo, el recipiente para beber presenta equilibrio de presiones contra la presión ambiente.

La forma y el método de unión de la presente membrana difieren sustancialmente de los del dispositivo de acuerdo con el documento US 6.290.090. Las diferencias afectan también, significativamente, a la secuencia de la fuerza de apertura durante la apertura de la válvula y, en particular, durante su apertura incipiente.

Como se ha mencionado, la membrana de acuerdo con el documento US 6.290.090 es de forma aproximadamente plana y está unida, a lo largo de su circunferencia. Cuando se encuentra en posición de reposo carece, por tanto, de extensión longitudinal en dirección axial. La fuerza de tracción para abrir la válvula, transmitida al miembro obturador cuando se activa la membrana, se extiende, así, en la misma dirección que la fuerza debida a la presión diferencial sobre la membrana, es decir, perpendicular a la membrana. Esto da lugar a las desventajas antes mencionadas, incluyendo la actuación de una débil fuerza de apertura sobre el miembro obturador de la válvula.

Dado que la presente estructura de membrana posee extensión longitudinal en dirección axial, esto supone que el área efectiva de respuesta a la presión de la membrana puede incrementarse aumentando la extensión longitudinal de la membrana, pero sin incrementar su extensión radial. Por tanto, la fuerza que actúa sobre la membrana debido a la presión, puede incrementarse sin expandir la membrana radialmente. Esto resulta ser favorable en el caso de tapas de botella estándar, en las que la extensión radial de la membrana está limitada por el diámetro de la tapa.

A consecuencia de presente estructura de membrana, la presión diferencial perpendicular sobre la membrana es convertida en una fuerza de apertura de la válvula que actúa en dirección longitudinal orientada en la dirección longitudinal general de la membrana a modo de manguito. Por tanto, la fuerza de apertura es, esencialmente, paralela a la dirección longitudinal de la membrana, pero aproximadamente perpendicular a la dirección en que actúa la fuerza debida a la presión diferencial.

Para cada sección axial a través de la membrana, la dirección longitudinal de la membrana se define entre su extremo de unión y su extremo de maniobra. En una construcción cilíndrica, la extensión longitudinal de la membrana es paralela al eje geométrico de la válvula, mientras que en una construcción cónica, por ejemplo, la membrana no es paralela al eje geométrico de la válvula. En el último caso, la extensión longitudinal proporcionará, al menos, una componente axial y, al menos, una componente radial. Si bien la dirección longitudinal de la membrana, y por ello, la dirección en que actúa la fuerza de apertura de la válvula, no es paralela al eje geométrico de la válvula, es la componente axial de la fuerza de apertura paralela al eje geométrico de la válvula la que proporciona el movimiento axial del miembro obturador con relación a dicha abertura de la pared.

Dependiendo de la funcionalidad deseada de la válvula y de la geometría de ésta, la desviación de la membrana puede conseguirse dejando que ésta se desvíe hacia dentro, hacia el eje geométrico de la válvula, o hacia fuera respecto del eje geométrico de la válvula. Esto se consigue disponiendo la membrana para que se desvíe radialmente hacia dentro, hacia el eje geométrico de la válvula, adoptando entonces la membrana la forma de un reloj de arena, o disponiendo la membrana para que se desvíe radialmente hacia fuera respecto del eje geométrico de la válvula, hinchándose así la membrana como un globo. Por tanto, dicha depresión debe aplicarse al interior o al exterior del manguito que constituye la membrana, respectivamente. Cuando se utiliza una membrana expandible, su parte media se conforma, de preferencia, como un fuelle longitudinal con pliegues que se extienden axialmente en una profundidad adaptada al grado de expansión deseado.

Además, con el fin de transmitir la máxima fuerza de apertura incipiente en la dirección longitudinal de la construcción de la membrana y, de allí, al miembro obturador de la válvula, el cuerpo de membrana a modo de manguito debe estar dispuesto con una extensión longitudinal máxima (medida a lo largo del eje geométrico de la válvula) cuando descansa en su posición inactiva. La condición de reposo se corresponde con la condición de dicha cuerda en su estado extendido y asegurado antes de ser sometida a la fuerza lateral "S".

La transmisión de la máxima fuerza incipiente solamente se consigue si la citada cuerda está dispuesta de manera que se impida su estiramiento axial, siendo por tanto insignificantemente extensible la longitud de la cuerda bajo las cargas de tracción pertinentes. Esta propiedad se consigue mediante la selección del material, de las dimensiones y/o de la estructura de la cuerda pertinente. Así, cuerdas sumamente elásticas o deformables plásticamente, incluyendo las cuerdas elásticas y las bandas de caucho, no resultan muy adecuadas. Sin embargo, todas las cuerdas son elásticas en cierta medida y serán sometidas a un cierto estiramiento elástico cuando se ejercen sobre ellas cargas de tracción. El efecto deseado se consigue, por tanto, eligiendo una cuerda que presente un estiramiento elástico insignificante al someterla a la acción de la carga de tracción provocada por la fuerza lateral "S" pertinente.

En forma correspondiente, la presente membrana debe estar dispuesta de forma que se impida su estiramiento axial, siendo por tanto la dimensión longitudinal de la membrana insignificantemente extensible en dirección axial bajo las cargas de tracción pertinentes originadas por la actuación de dicha presión diferencial sobre la membrana. Esta propiedad se consigue mediante una experta selección del material, de las dimensiones y/o de la construcción de la membrana pertinente. La membrana elegida debe, por tanto, poder presentar un insignificante estiramiento longitudinal elástico bajo dichas cargas de tracción. Por esta razón, la membrana puede no ser fácilmente estirable en dirección axial. En consecuencia, también puede carecer de una o más deformaciones destinadas a incrementar la longitud de la membrana, por ejemplo pliegues u ondulaciones concéntricas que permitan la extensión axial de la membrana bajo la influencia de una fuerza de tracción axial. Si es así, la fuerza de tracción incipiente extenderá el material de la membrana o su zona o zonas de deformación en lugar de ser transmitida al miembro obturador para moverlo.

Para poder desviarse radialmente, la membrana debe ser flexible en dirección radial y, por tanto, poder deformarse radialmente con relación al eje geométrico de la válvula. Por tanto, la membrana debe ofrecer poca resistencia a la deformación radial, Con el fin de dotar a la membrana del deseado perfil de desviación al ser activada, la membrana puede estar provista de uno o más anillos periféricos de atirantado separados entre el extremo de unión y el extremo de maniobra de la membrana. Con este fin, la membrana también puede estar provista de uno o más localizadores de pandeo, por ejemplo ondulaciones débiles, que localicen las regiones de desviación deseadas de la membrana.

La membrana también puede ser atirantada axialmente al dotarla de una cierta rigidez axial, por ejemplo por medio de ondulaciones o pliegues que se extiendan axialmente, que ofrezcan una cierta resistencia a la desviación radial. Por tanto, la membrana puede ejercer una firme fuerza de cierre sobre el miembro obturador cuando aquélla se encuentre en reposo en su posición inactiva, en la que la válvula está en su posición cerrada. Si también se dota a la membrana de una rigidez elástica adaptada merced a una apropiada elección del material de la misma y de su forma geométrica, una membrana activada poseerá, también, suficiente energía almacenada en forma de elasticidad para poder empujar al miembro obturador de vuelta a su posición de cierre de la válvula cuando cesa la depresión que actúa sobre la membrana. Así, la membrana puede estar provista de una o más tirantes axiales. A tal fin, la membrana, cuando se ve en sección transversal, puede estar dispuesta en forma hexagonal, en forma de estrella, en forma ondulada, etc., lo que le otorga un efecto de atirantado axial. Alternativamente, el miembro obturador puede estar conectado a un elemento de resorte separado que empuje al miembro obturador hacia dicha abertura de la pared divisoria del dispositivo de válvula, cuando la membrana se encuentra en su posición de reposo, para aplicarse en relación de cierre hermético con ella.

La membrana también puede estar formada asimétricamente en torno a su eje geométrico de válvula, incluyendo su extremo de unión y/o su extremo de maniobra. Igualmente, puede tener un miembro obturador posicionado asimétricamente dispuesto en ella.

Preferiblemente, la membrana está formada de un material plástico de pared delgada. También puede formarse de diferentes tipos de materiales plásticos combinados en forma adecuada para conseguir propiedades adecuadas en la estructura de membrana pertinente.

En lo que sigue se mostrarán diferentes realizaciones ilustrativas del invento, en las que:

la Figura 1a muestra una membrana de forma cónica en su posición de reposo mientras un miembro obturador asociado está situado en una posición de cierre de la válvula, estando dispuesta la membrana para moverse en dirección radial hacia fuera al ser activada por una depresión;

la Figura 1b ilustra la membrana de acuerdo con la Figura 1a en una posición activada y expandida mientras el miembro obturador está situado en su posición de apertura de la válvula;

la Figura 2 muestra una sección radial de la membrana inactiva representada en la Figura 1a, dada por la línea de sección II-II;

la Figura 3a ilustra una membrana cónica en su posición de reposo mientras un miembro obturador asociado está situado en una posición de cierre de la válvula, estando dispuesta la membrana para moverse en dirección radial hacia dentro al ser activada por una depresión y estando provista la membrana de localizadores de pandeo que proporcionan a la membrana un perfil de desviación deseado al ser activada (no se muestran los localizadores de pandeo);

la Figura 3b muestra la membrana de acuerdo con la Figura 3a en su posición activada y radialmente contraída mientras el miembro obturador está situado en una posición de apertura de la válvula;

la Figura 4a ilustra una membrana con una forma parcialmente cilíndrica y parcialmente cónica en su posición de reposo mientras un miembro obturador asociado está situado en una posición de cierre de la válvula, estando dispuesta la membrana para moverse en dirección radial hacia dentro al ser activada por una depresión, y estando provista la membrana de un anillo periférico de atirantado que la divide en dichas partes cilíndrica y cónica; y

la Figura 4b representa la membrana de acuerdo con la Figura 4a en su posición activada y contraída radialmente mientras el miembro obturador está situado en una posición de apertura de la válvula, provocando dicha parte de membrana cilíndrica el máximo pandeo radial y la máxima contracción axial.

Además, las figuras pueden presentar una cierta deformación.

La Figura 1a y la Figura 1b muestran una botella 2 con una boca 4 de botella a la que está conectado un dispositivo de válvula para multiplicar al máximo la fuerza de apertura, de acuerdo con el invento. En la botella 2 existe una presión P3, mientras que la botella está rodeada por la presión atmosférica P1. Entre otras cosas, el dispositivo de válvula incluye una pared divisoria cónica 6 con un borde circunferencial periférico 6a y una abertura 8 de pared, estando conectada la pared divisoria 6 a la botella 2 y cerrando la boca 4 de la botella, de manera hermética, mediante una junta anular 10.

Este dispositivo de válvula incluye, también, una membrana cónica 12 periféricamente continua. La membrana 12 está dispuesta fuera de la botella 2 y es concéntrica en torno a un eje geométrico 14 de válvula sobre la pared divisoria 6 y a través de la abertura 8 de válvula. Además, todos los componentes de la válvula en esta y en realizaciones ilustrativas subsiguientes, son concéntricos respecto al eje geométrico 14 de la válvula. Además, la membrana 12 tiene una extensión axial con relación al eje geométrico 14 de la válvula, por lo que la membrana 12 tiene dos extremos de terminación axiales, que comprenden un extremo de unión 12a y un extremo de maniobra 12b. El extremo de unión 12a que, en este ejemplo, consiste en un borde circunferencial periférico, está conectado al exterior del borde circunferencial 6a de la pared divisoria 6. El extremo de unión 12a y el borde circunferencial 6a están unidos a la boca 4 de la botella por medio de un pico para beber 16 con una abertura 17 para beber y una base 18 roscada interiormente, que se acopla con hilos de rosca 20 exteriores de la botella 2. El extremo de maniobra 12b, que es móvil, está situado a una distancia axial del extremo de unión 12a, y está conectado en relación de transmisión de la fuerza de tracción con un miembro obturador 22 de la válvula, axialmente movible. En esta realización ilustrativa, el miembro obturador 22 forma una prolongación del extremo de maniobra 12b que está formada como un miembro obturador 22. Esto permite conseguir importantes ventajas técnicas en producción, cuando la producción del dispositivo de válvula está relacionada con el pico 16 para beber para la botella 2. Por tanto, la membrana 12 y el miembro obturador 22 pueden fabricarse en una sola pieza de válvula del mismo material, lo que simplifica el proceso de producción y permite conseguir ventajas económicas. En términos técnicos de producción, esta pieza única de válvula puede ser entregada, posiblemente, montada junto con la pared divisoria 6, lo que simplifica adicionalmente el subsiguiente montaje del dispositivo de válvula y del recipiente para bebida asociado.

El miembro obturador 22 consiste en un puntal 24 con un paso a su través, que se extiende axialmente. Un extremo del soporte 24 está conformado y ensanchado a modo de cabeza 26 de válvula, situada en el interior de la pared divisoria 6, y que apoya en relación hermética contra un asiento 28 de válvula de la pared divisoria 6 cuando se encuentra en reposo (véase la Figura 1a). El otro extremo del puntal 24 está formado con un manguito externo 30 de guía que se abre en dirección al asiento 28 de válvula y que está conectado a la membrana 12. En su abertura 8 de pared, la pared divisoria 6 está conformada como un collarín de guía axial 32 que el manguito de guía 30 encierra en forma complementaria, por lo que constituyen una guía axial para el miembro obturador 22. Una región periférica del puntal 24 está provista, también, de ranuras pasantes 34 para el flujo de salida de un fluido cuando se abre la presente válvula. Cuando la membrana 12 se encuentra en su posición de reposo, las ranuras 34 están posicionadas directamente frente al collarín de guía 32 (véase la Figura 1a), mientras que son desplazadas axialmente al interior de la botella 2 cuando se activa la membrana 12 (véase la Figura 1b).

La membrana 12 está conformada como un fuelle cónico, longitudinal, con pliegues 36 que se extienden axialmente distribuidos a lo largo de su circunferencia. En una sección radial dada a través de una parte media de la membrana 12 cuando se encuentra en su posición de reposo, la Figura 2 muestra pliegues 36 de membrana individuales (véase la línea de sección II-II de la Figura 1a).

La membrana 12 está dispuesta, también, para moverse radialmente hacia fuera desde el eje geométrico 14 de la válvula, como se muestra en la Figura 1b. A consecuencia de esta estructura de membrana, se crea una cámara de succión 38 entre la membrana 12 y el mencionado pico 16 para beber. La membrana 12 es activada cuando un usuario aspira generando una depresión P2 en la cámara de succión 38. Entre otras cosas, la depresión P2 debe ser lo bastante grande para vencer la resistencia en reposo de la membrana 12, representando la resistencia en reposo una rigidez elástica dada de la membrana 12 cuando está en reposo y que es el resultado del material de la membrana, de sus dimensiones, de su forma y de su construcción. Cuando la depresión P2 vence la resistencia en reposo, la membrana 12 se contrae axialmente, moviendo al miembro obturador 22 al interior de la botella 2, por lo que la válvula se abre. Por tanto, al miembro obturador 22 se le transmite una fuerza de apertura máxima durante la apertura incipiente de la válvula. Simultáneamente, se admite la presión atmosférica P1 en una cámara 39 de igualación de la presión, a través de ventilaciones adecuadas, estando situada la cámara 39 entre la pared divisoria 6 y la membrana 12.

En las Figuras 1a y 1b, dichas ventilaciones consisten en un número adecuado de gargantas 40 de ventilación radiales formadas en el exterior del borde circunferencial 6a de la pared divisoria 6. Gargantas de ventilación radiales 42 correspondientes están formadas en el interior del borde circunferencial 6a para admitir aire al interior de la botella 2 (véase la Figura 1b). Alternativamente, dicha junta anular 10 está provista de gargantas correspondientes (no mostradas) con fines de admisión de aire. Las gargantas 40, 42 deben ser suficientemente estrechas con el fin de no afectar a la función de obturación en torno a la boca 4 de la botella, pero deben ser lo bastante profundas para permitir que la presión P1 del aire atmosférico pase a su través.

El interior de la pared divisoria 6, en su borde circunferencial 6a está provisto, también, de un borde de obturación 44 concéntrico, axialmente sobresaliente. La junta anular 10 puede cerrar a presión contra el borde de obturación 44 siempre que la presión P3 reinante dentro de la botella 2 sea igual o mayor que la presión ambiente P1. Con este fin, la junta anular 10 está provista de un borde de labio interior 46 cargado elásticamente que apoya, cuando está en reposo, en relación hermética contra el borde obturador 44. En contraste con ello, cuando la presión P3 reinante en la botella 2 disminuye por debajo del valor de la presión atmosférica P1, por ejemplo, cuando se consume fluido de la botella 2, la presión ambiente P1 obligará al aire a pasar a través de las ranuras 42 y empujará al borde 46 de labio separándolo del borde obturador 44, admitiéndose por tanto aire en la botella 2.

En la Figura 3a y en la Figura 3b se muestra una segunda realización del dispositivo de válvula de acuerdo con el invento. Siempre que ha sido posible, se han utilizado los mismos números de referencia para partes similares, con adición del prefijo "1". Asimismo, este dispositivo de válvula está provisto de una membrana 112 de forma cónica, periféricamente continua, que, al contrario que la membrana 12 anterior, está dispuesta para moverse en dirección radial hacia dentro al ser activada por una depresión. Por tanto, la cámara de succión 138 está situada en el interior de la membrana 112, mientras que su cámara 139 de igualación de la presión está situada al exterior de la misma. La pared divisoria 106 está conformada cilíndricamente para permitir que la membrana 112 se mueva radialmente cuando sea activada. La admisión de aire en la cámara de succión 138 tiene lugar a través de gargantas de ventilación radiales 140 formadas al exterior del extremo de unión 112a de la membrana 112. Un miembro obturador 122 axialmente movible está conectado al extremo de maniobra 112b de la membrana 122. El miembro obturador 112 consiste en un puntal 124 con un paso a su través, que se extiende axialmente, un extremo del cual está conformado como una cabeza 126 de válvula ensanchada que, cuando está en reposo y cuando la membrana 112 está inactiva, apoya en relación hermética contra un asiento 128 de válvula en forma de leva en el interior de la pared divisoria 106 (véase la Figura 3a). Además, la abertura 108 de la pared divisoria 106 está conformada como un collarín 132 ensanchado, que se extiende axialmente, cuyo diámetro interno es mayor que el diámetro externo de las ranuras 134 del puntal 124. En reposo, en su posición de cierre de la válvula, las ranuras 134 están situadas directamente frente al collarín 132, formando aberturas de conexión entre dicha cámara de succión 138 y una abertura 117 para beber (véase la Figura 3a). En su otro extremo, el puntal 124 está formado con un borde de guía externo 150 que es axialmente movible dentro de una guía circular 152 formada interiormente en la abertura 117 para beber del pico 116 para beber. Cuando se mueve axialmente, el puntal 124 es sostenido lateralmente por la guía 152 y por el asiento 128 de válvula en forma de leva. En dicha posición de reposo, un borde 146 de labio interior, cargado elásticamente, de una junta anular 110 está, también presionado en relación hermética contra la pared divisoria 106. Cuando se abre la válvula, el miembro obturador 122 es empujado axialmente hacia dentro de la botella 2, por lo que puede circular fluido saliendo por las ranuras 134 empujadas hacia dentro, Durante el consumo de fluido, la presión ambiente P1 forzará al aire a través de las gargantas de ventilación 142 del interior del borde circunferencial 106a y empujará al borde 146 de labio separándolo de la pared divisoria 106 (véase la Figura 3b) permitiendo por tanto el paso del aire al interior de la botella 2.

Una tercera realización del dispositivo de válvula de acuerdo con el invento se muestra en la Figura 4a y en la Figura 4b. Siempre que ha sido posible, se han utilizado los mismos números de referencia para designar partes similares, con la adición del prefijo "2". Asimismo, este dispositivo de válvula está dispuesto para moverse en dirección radial hacia dentro y funciona, esencialmente, del mismo modo que el dispositivo de válvula previo. El dispositivo de acuerdo con la Figura 4a y la Figura 4b, sin embargo, está provisto de una membrana 212 que consiste en una parte 260 de membrana cilíndrica cerca de su extremo de unión 212a y una parte 262 de membrana cónica cerca de su extremo de maniobra 212b (véase la Figura 4a). Para que la membrana 212 presente un perfil de desviación deseado al ser activada, se la dota de un anillo 264 de atirantado periférico posicionado entre dichas partes de membrana 260, 262. La Figura 4b ilustra la membrana 212 activada y desviada hacia dentro, hacia el eje geométrico 14 de la válvula. La parte 260 de membrana cilíndrica es la que más se desvía y la que proporciona la máxima contracción de la membrana en dirección axial. El dispositivo está dispuesto con una cámara interna 238 de succión y una cámara externa 239 de igualación de la presión conectada a la presión ambiente P1 a través de gargantas de ventilación radiales, externas, 240, en su extremo de unión 212a. Asimismo, este dispositivo comprende una pared divisoria cilíndrica 206 que tiene, entre otras cosas, un collarín 232 que se extiende axialmente, un miembro obturador 222 con un puntal 224 esencialmente similar al puntal 124, y una junta anular 210 correspondiente a la junta anular 110.

Si bien se han descrito realizaciones ilustrativas para uso en una botella, debe hacerse hincapié en que el dispositivo de válvula de acuerdo con el invento puede adaptarse a todo tipo de recipientes para beber y a fluidos que se encuentren o no sometidos a presión.

Claims (17)

1. Un dispositivo para multiplicar al máximo la fuerza de apertura de una válvula activada por depresión para un recipiente (2) para beber que tiene una abertura (4) de salida, estando el recipiente (2) equilibrado contra una presión ambiente (P1) cuando se encuentra en posición de uso, en cuya posición el dispositivo está conectado con el recipiente (2) y que incluye una pared divisoria (6, 106, 206) que cubre y cierra, de forma hermética, la abertura (4) de salida y que está provista de una abertura (8, 108, 208) de pared, cuyo lado de aguas arriba se encuentra en contacto hermético con un miembro obturador (22, 122, 222) de válvula, axialmente movible, que está en posición de reposo, incluyendo también el dispositivo una membrana periféricamente continua (12, 112, 212) equilibrada contra la presión ambiente (P1) y dispuesta en el recipiente (2) y alrededor de un eje geométrico (14) de la válvula sobre la pared divisoria (6, 106, 206) y a través de la abertura (8, 108, 208) de la pared, y teniendo la membrana (12, 112, 212) una extensión axial, formando por tanto un cuerpo a modo de manguito, por lo que la membrana (12, 112, 212) comprende un extremo de unión (12a, 112a, 212a) conectado de manera fija a la pared divisoria (6, 106, 206) y un extremo de maniobra (12b, 112b, 212b) móvil situado a una distancia axial del extremo de unión (12a, 112a, 212a), y estando dispuesto el extremo de maniobra (12b, 112b, 212b) de forma que pueda transmitir una fuerza de tracción a dicho miembro obturador (22, 122, 222) movible axialmente, caracterizado porque la membrana (12, 112, 212) a modo de manguito está dispuesta con una extensión longitudinal máxima cuando se encuentra en reposo en su posición inactiva, y porque la membrana (12, 112, 212) es radialmente flexible y puede desviarse y, también, está dispuesta de manera que inhiba el estiramiento en dirección axial, por lo que la extensión de la membrana (12, 112, 212) en dirección axial resulta insignificante en su dimensión axial cuando se la somete a cargas de tracción provocadas por una fuerza debida a una presión diferencial que actúa sobre la membrana (12, 112, 212).

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el extremo de maniobra (12b, 112b 212b) está conectado al miembro obturador (22, 122, 222).

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una prolongación del extremo de maniobra (12b 112b 212b) está formada como el miembro obturador (22, 122, 222).

4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la membrana (12, 112, 212) es de forma cilíndrica.

5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la membrana (12, 112) es de forma cónica.

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la membrana (212) es parcialmente de forma cilíndrica y parcialmente de forma cónica.

7. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la membrana (12) puede ser desviada radialmente hacia fuera respecto del eje geométrico (14) de la válvula.

8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque una parte media de la membrana (12) está conformada como un fuelle longitudinal con pliegues (36) que se extienden axialmente.

9. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la membrana (112, 212) puede ser desviada radialmente hacia dentro, hacia el eje geométrico (14) de la válvula.

10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la membrana (212) está provista de uno o más anillos (264) de atirantado separados entre el extremo de unión (212a) y el extremo de maniobra (212b) de la membrana (212), por lo que la membrana (212) adopta un perfil de desviación deseado al ser activada.

11. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9 o la reivindicación 10, caracterizado porque la membrana (112, 212) está dispuesta con uno o más localizadores de pandeo que determinan las regiones de desviación deseadas de la membrana (112, 212), por lo que la membrana (112, 212) adopta un perfil de desviación deseado al ser activada.

12. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la membrana (12, 112, 212) está atirantada axialmente para otorgarle una cierta resistencia a la desviación radial, por lo que la membrana (12, 112, 212) ejerce una firme fuerza de cierre sobre el miembro obturador (22, 122, 222) cuando la membrana (12, 122, 212) está en reposo, en su posición inactiva.

13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la membrana (12, 112, 212) está provista de una o más tirantes axiales.

14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la membrana (12, 112, 212), cuando se mira en sección transversal, está dispuesta en forma hexagonal, en forma de estrella o en forma ondulada, lo que le otorga un efecto de atirantado axial.

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15. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la membrana (12, 112, 212) está formada asimétricamente en torno al eje geométrico (14) de la válvula.

16. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro obturador (22, 122, 222) está conectado a un elemento de resorte separado que carga al miembro obturador (22, 122, 222) en forma hermética hacia dicha abertura (8, 108, 208) de la pared divisoria (6, 106, 206) cuando la membrana (12, 112, 212) se encuentra en su posición de reposo.

17. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro obturador (22, 122, 222) y un borde de la abertura (8, 108, 208) de la pared están conectados a través de un precinto frangible que se rompe al moverse por primera vez el miembro obturador (22, 122, 222).