ES2912543T3

ES2912543T3 - Válvula

Info

Publication number: ES2912543T3
Application number: ES17930089T
Authority: ES
Inventors: David Gaus; Eric O'boyle
Original assignee: AptarGroup Inc
Current assignee: AptarGroup Inc
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2022-05-26
Anticipated expiration: 2037-10-23
Also published as: RU2742443C1; BR112020005184A2; WO2019083492A1; JP2021509386A; CA3080048C; JP7201695B2; EP3700832B1; CN111566021B; EP3700832A1; CA3080048A1; MX2020004120A; US10722915B2; CN111566021A; US20190358667A1; EP3700832A4

Abstract

Una válvula (100, 200, 300) para permitir una comunicación selectiva a su través, comprendiendo dicha válvula (100, 200, 300): un material que tiene I. una primera superficie lateral (114, 214) y una segunda superficie lateral (116, 216) que definen entre sí un grosor de dicho material; II. al menos dos hendiduras autosellantes (126, 130, 226, 230) que se extienden cada una a través de dicho grosor de dicho material a partir de dicha primera superficie lateral (114, 214) a dicha segunda superficie lateral (116, 216); III. al menos una porción frangible (150, 250) que se extiende lateralmente entre dichas al menos dos hendiduras (126, 130, 226, 230) durante al menos parte de dicho grosor de dicho material; y IV. porciones enfrentadas que se pueden abrir a lo largo de dichas al menos dos hendiduras (126, 130, 226, 230) para definir un orificio normalmente cerrado para minimizar una comunicación a través de dicha válvula (100, 200, 300) y en donde dicha al menos una porción frangible (150, 250) limita que dichas porciones que se pueden abrir se alejen una de la otra en una condición abierta para establecer una comunicación a través de dicha válvula (100, 200); y en donde dicha válvula (100, 200, 300) está caracterizada por que una de dichas al menos dos hendiduras autosellantes (126, 130, 226, 230) es una hendidura central (126, 226) y la otra de dichas al menos dos hendiduras autosellantes (126, 130, 226, 230) es una hendidura mayor que se extiende radialmente (130, 230) que está separada a partir de dicha hendidura central (126, 226) por dicha al menos una porción frangible (150, 250).

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula

Campo técnico

La presente invención se refiere, generalmente, a una válvula y, más particularmente, una válvula flexible que incluye hendiduras que se pueden abrir.

Antecedentes de la invención y problemas técnicos planteados por la técnica anterior

Un tipo de válvula es una válvula flexible, resistente, de autocierre, de tipo hendidura que puede montarse en una abertura o puerto de un envase o recipiente de una sustancia fluida o alternativamente montarse dentro de un conducto para una sustancia fluida. Tales válvulas tienen, normalmente, una sola hendidura o tienen múltiples hendiduras que definen un orificio normalmente cerrado en una configuración o condición inicialmente cerrada. El orificio se abre para permitir un flujo a su través en respuesta o bien a un diferencial de presión suficiente que actúa a través de lados opuestos de la válvula o bien en respuesta a un acoplamiento mecánico por un artículo suficientemente rígido, tal como una sonda, cánula, conducto o herramienta de alimentación/drenaje insertada a través de la válvula. Tales válvulas que se abren en respuesta a un diferencial de presión se diseñan, normalmente, de modo que se cierran automáticamente para sellar o cortar un flujo a su través en respuesta a una reducción suficiente del diferencial de presión que actúa a través de la válvula. De manera similar, unas válvulas acoplables mecánicamente se diseñan, normalmente, de modo que se cierran automáticamente para sellar o cortar un flujo a su través a la retirada del artículo de acoplamiento.

Una válvula convencional 20 se muestra en las FIGS. 1-6. para uso en un recipiente de una sustancia fluida (no ilustrada). La válvula 20 es flexible, resistente, que se puede abrir a presión, de autocierre y del tipo hendidura. Unas formas de un tipo de válvula 20 de este tipo se divulgan en las patentes de Estados Unidos N. 5.839.614 y 8.678.249.

La válvula convencional 20 es adecuada para uso con sustancias fluidas, tales como líquidos y gases, incluyendo, entre otros, bebidas, lociones y cremas. La válvula convencional 20 se moldea preferentemente como una estructura unitaria (es decir, estructura de una pieza) a partir de una sola sustancia o material que es flexible, dúctil, algo elástico y resistente. Esto puede incluir elastómeros, tal como un polímero sintético, termoendurecible, incluyendo caucho de silicona, tal como el caucho de silicona vendido por Dow Corning Corporation en Estados Unidos con la designación comercial D.C. 99-595 y RBL-9595-40. Otro material de caucho de silicona adecuado se vende en Estados Unidos con la designación Wacker 3003-40 por Wacker Silicone Company.

La válvula convencional 20 tiene una condición o posición de reposo inicialmente "cerrada", no activada, sustancialmente no tensionada y puede ser forzada a una posición o condición "abierta" (no ilustrada) cuando un diferencial de presión suficientemente alto actúa a través de la válvula 20 o cuando la válvula 20 se acopla por una sonda u otro artículo suficientemente rígido.

Con referencia a la FIG. 5, la válvula convencional 20 tiene una primera superficie lateral 22 y una segunda superficie lateral 24. En una aplicación conocida, la primera superficie lateral 22 mira hacia el interior de un recipiente de sustancia fluida y la segunda superficie lateral 24 mira hacia el entorno ambiental exterior.

La válvula convencional 20 tiene una porción de fijación periférica o brida de montaje 26. La porción periférica 26 es para ser montada o fijada a un recipiente de una sustancia fluida. Normalmente, esto puede lograrse a través de una estructura o anillo de retención (no ilustrado) que puede coincidir con un elemento en el recipiente (no ilustrado) en el que puede instalarse la válvula 20.

Todavía haciendo referencia a la FIG. 5, extendiéndose lateralmente hacia dentro a partir de la porción de fijación periférica 26 hay una porción o manguito intermedio, generalmente anular 28 que conecta la porción de fijación periférica 26 a una porción de cabeza 30. La porción de cabeza 30 es flexible y resistente. Como se puede ver en la FIG. 3, la porción de cabeza 30 tiene una configuración generalmente circular en vista en planta. La porción de fijación periférica 26, la porción intermedia 28 y la porción de cabeza 30 están orientadas en una configuración generalmente circular y una relación concéntrica alrededor de un eje central 31 (FIGS. 4 y 5). Puede dispensarse una sustancia fluida (es decir, descargarse) a través de la válvula convencional 20 en una dirección de flujo de descarga generalmente a lo largo del eje 31 cuando la válvula 20 se abre. También se puede usar una sonda para acoplar y abrir la válvula 20 (no ilustrada en las FIGS. 1-6).

Con referencia, en este momento, a la FIG. 3, la porción de cabeza 30 tiene un orificio normalmente cerrado definido por un par de hendiduras mayores de intersección 32 que irradian lateral o radialmente a partir del centro de la porción de cabeza 30. La porción de cabeza 30 tiene, además, una pluralidad de hendiduras menores 36 que se ramifican a partir de los extremos radialmente hacia fuera de cada una de las hendiduras mayores 32. Cada una de las hendiduras mayores 32 y las hendiduras menores 36 se extienden transversalmente, a través completamente del grosor de la porción de cabeza 30 a partir de la primera superficie lateral 22 a la segunda superficie lateral 24.

Las hendiduras mayores 32 definen cuatro porciones que se pueden abrir, generalmente de forma pentagonal, de igual tamaño o pétalos mayores en la porción de cabeza de válvula 30. Las hendiduras menores 36 definen cuatro porciones que se pueden abrir, generalmente de forma triangular, de igual tamaño o pétalos menores en la porción de cabeza 30. Cada pétalo mayor tiene una pluralidad de caras transversales definidas por las hendiduras mayores 32 y dos de tales caras transversales son visibles en las FIGS. 5 y 6. Como se puede ver en las FIGS. 1-6, cada tal cara transversal se sella contra una cara transversal enfrentada de un pétalo mayor adyacente cuando la válvula convencional 20 está cerrada.

Igualmente, cada pétalo menor tiene un par de caras transversales divergentes definidas por las hendiduras menores 36 y cada cara transversal se sella contra una cara transversal enfrentada de un pétalo menor adyacente cuando la válvula convencional 20 está cerrada. Unas formas de tales tipos de hendiduras y pétalos se divulgan en la patente de Estados Unidos N. 8.628.056.

La válvula convencional 20 ilustrada en las FIGS. 1-6 se puede abrir de diversas maneras. Por ejemplo, una sonda (tal como la sonda 102 ilustrada en las FIGS. 14 y 15 para una válvula diferente), cánula, herramienta de alimentación/drenaje u otro artículo rígido se pueden empujar contra cualquier lado de la porción de cabeza 30 y a través de la porción de cabeza 30, de modo que las porciones que se pueden abrir se desvían para acomodar una penetración por la sonda. La válvula convencional 20 puede abrirse alternativamente cuando está sujeta a un diferencial de presión suficiente (p. ej., una presión más alta en el primer lado 22 de la porción de cabeza 30 que en el segundo lado 24 de la porción de cabeza 30 o viceversa).

Por último, la publicación WO 2017/132190 A1 también divulga una válvula convencional de este tipo, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Los inventores de la presente invención han descubierto que, al menos en algunas aplicaciones, una válvula convencional (tal como la válvula 20 ilustrada en las FIGS. 1-6) puede abrirse prematuramente y/o una sustancia fluida puede filtrarse indeseablemente a través de la válvula después de que la válvula inicialmente cerrada está instalada en un recipiente u otro tipo de sistema que contiene sustancia fluida. Varias sustancias o productos fluidos (incluyendo aceites, lociones, cremas, geles, líquidos, alimentos, productos farmacéuticos, gránulos, polvos, etc.) pueden ser envasados en un recipiente rígido, flexible o plegable o contenidos dentro de un sistema. Una entrada o salida prematura, inadvertida o no planificada de una sustancia fluida a través de la válvula puede resultar en una contaminación de un producto en un lado de la válvula o puede resultar en una pérdida o liberación prematura o no deseada del producto a partir del sistema. Tales casos de entrada o salida pueden ocurrir durante envío, manejo, esterilización o almacenamiento de un recipiente en el que está instalada la válvula (especialmente si, por ejemplo, el recipiente está sujeto a impacto, calentamiento (tal como durante pasteurización) u otras condiciones de aumento o disminución de presión en un lado de la válvula).

Los inventores de la presente invención han determinado que, para al menos algunas aplicaciones en las que algunos tipos de sustancias fluidas están contenidas dentro de un envase o recipiente, puede ser deseable proporcionar una válvula mejorada que pueda eliminar o al menos reducir o minimizar, los eventos de apertura de válvula prematura anteriormente descritos, no deseables y/o eventos de fugas de entrada o salida.

Los inventores de la presente invención han considerado que una prevención de fugas a través de, o apertura prematura de, una válvula de hendidura puede efectuarse con una válvula que tiene una hendidura inicialmente cerrada que está total o parcialmente sellada o revestida en al menos un lado de la válvula para dejar un revestimiento frangible que debe romperse para abrir inicialmente la válvula. Mientras que una válvula revestida de este tipo puede trabajar bien para sus fines pretendidos en algunas aplicaciones, los inventores de la presente invención han descubierto que una válvula revestida de este tipo puede no ser deseable en algunas otras aplicaciones por razones relacionadas con el coste, complejidad o dificultad de fabricación, operación, etc. Los inventores de la presente invención han descubierto que, para al menos algunas aplicaciones, sería deseable si al menos alguna porción de una válvula pudiera proporcionarse con una estructura mejorada que inicialmente pueda sellar, mantener o restringir las porciones operables de válvula en una posición o condición cerrada hasta que la estructura se quiebre durante un proceso de apertura inicial de la válvula mejorada.

Los inventores de la presente invención han determinado, además, que, para al menos algunas aplicaciones en las que un artículo, tal como una sonda, cánula, conducto o herramienta de alimentación/drenaje se inserta a través de una válvula, puede ser deseable proporcionar una válvula que tenga tanto (1) propiedades de sellado mejoradas descritas anteriormente como (2) una fuerza de apertura mínimamente aumentada necesaria para abrir inicialmente la válvula, cuando se compara con la fuerza de apertura de una válvula convencional o de la técnica anterior.

Los inventores de la presente invención también han determinado que sería deseable proporcionar, al menos para uno o más tipos de aplicaciones, una válvula mejorada que se puede configurar para uso con un recipiente de sustancia fluida para tener una o más de las siguientes ventajas: (1) facilidad de fabricación y/o ensamblaje, (2) coste de fabricación y/o ensamblaje relativamente bajo, (3) variabilidad reducida de unidad a unidad de la fuerza de apertura de válvula inicial requerida ejercida por un artículo de acoplamiento o diferencial de presión y (4) acomodación de la fabricación de la válvula por medio de técnicas eficientes, de alta calidad, de gran volumen con una tasa de rechazo de producto reducida para producir válvulas con características operativas consistentes.

Los inventores de la presente invención han descubierto cómo proporcionar una válvula de este tipo que incluye elementos novedosos, ventajosos no enseñados o contemplados hasta ahora por la técnica anterior y que pueden acomodar diseños que tienen uno o más de los beneficios o elementos expuestos anteriormente.

Breve sumario de la invención

Los inventores de la presente invención han descubierto cómo proporcionar una válvula mejorada para permitir una comunicación selectiva a través de la válvula (a partir de un lado al otro) para acomodar un flujo de una sustancia fluida a su través. La válvula puede ensamblarse con, o proporcionarse dentro de, un envase o recipiente de una sustancia fluida o un sistema de manejo de fluido (tal como un sistema de dispensación de sustancia fluida), que tiene una abertura entre el exterior e interior del recipiente o sistema en el que se puede instalar la válvula. La válvula también se puede usar dentro de un recipiente o sistema de sustancia fluida que utiliza una sonda, cánula, conducto (p. ej., herramienta de alimentación/drenaje) u otro artículo de acoplamiento que se inserta mecánicamente a través de la válvula.

La presente invención se refiere a una válvula como se define en la reivindicación 1. Las reivindicaciones 2 a 13 hacen referencia a materializaciones específicas ventajosas de la válvula de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con un aspecto de la invención, la válvula incluye un material que define una primera superficie lateral y una segunda superficie lateral, que definen entre sí un grosor del material. El material incluye al menos dos hendiduras autosellantes que se extienden cada una a través del grosor del material a partir de la primera superficie lateral a la segunda superficie lateral. El material incluye, además, al menos una porción frangible que se extiende lateralmente entre las al menos dos hendiduras para al menos parte del grosor del material. El material incluye porciones enfrentadas que se pueden abrir a lo largo de las al menos dos hendiduras para definir un orificio normalmente cerrado para minimizar una comunicación a través de la válvula. Las porciones que se pueden abrir están restringidas inicialmente por la al menos una porción frangible de alejarse una de la otra en una condición abierta para establecer una comunicación a través de la válvula.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el material es una composición de una sola sustancia que define una capa unitaria de sustancia.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el material está definido por dos o más capas de sustancias diferentes.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el material define una porción de cabeza flexible a través de la que se extienden las al menos dos hendiduras entre las primera y segunda superficies laterales del material. El material define, además, una porción de fijación anular, periférica espaciada lateralmente a partir de la porción de cabeza. El material define, además, una porción intermedia, flexible, anular que, generalmente, se extiende lateralmente a partir de la porción de cabeza a la porción de fijación periférica.

En una forma de la invención, la porción de cabeza tiene un grosor de cabeza mínimo en una región central de la misma y la al menos una porción frangible define un grosor de porción frangible. El grosor de cabeza mínimo de la porción de cabeza es al menos cuatro veces mayor que el grosor de porción frangible.

De acuerdo con otra forma de la invención, la al menos una porción frangible define un grosor de porción frangible que es sustancialmente igual a un grosor de cabeza mínimo de la porción de cabeza en una región central de la misma porción de cabeza.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la porción de cabeza es sustancialmente más gruesa que la porción intermedia.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la primera superficie lateral de la porción de cabeza es sustancialmente convexa y la segunda superficie lateral de la porción de cabeza es sustancialmente cóncava.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la al menos una porción frangible define un grosor de porción frangible que es inferior a aproximadamente 0,5 milímetros.

En aún otro aspecto de la invención, la al menos una porción frangible define una longitud de porción frangible que está entre aproximadamente 0,5 milímetros y 1,0 milímetros.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la porción de cabeza está moldeada unitariamente para incluir la al menos una porción frangible.

De acuerdo con aún otro aspecto de la invención, las al menos dos hendiduras y la al menos una porción frangible están definidas por al menos un corte en el material.

En otra forma de la presente invención, la primera superficie lateral es sustancialmente convexa y la al menos una porción frangible se extiende lateralmente a lo largo de la primera superficie lateral.

De acuerdo con otra forma de la invención, el material de la válvula es silicona.

En todavía otra forma de la invención, la válvula se combina con un artículo de acoplamiento. Un movimiento del artículo en relación con el material de válvula, mientras que el artículo está en acoplamiento con el material, rompe la al menos una porción frangible para fusionar las al menos dos hendiduras autosellantes, permitiendo que las porciones que se pueden abrir se alejen una de la otra en la configuración abierta.

De acuerdo con la presente invención como se define en la reivindicación 1, una de las al menos dos hendiduras autosellantes es una hendidura central y la otra de las al menos dos hendiduras autosellantes es una hendidura mayor que se extiende radialmente que está separada a partir de la hendidura central por la al menos una porción frangible. De acuerdo con aún otro aspecto de la invención, la hendidura mayor define un extremo radialmente hacia fuera a partir del que un par de hendiduras menores de intersección se extiende lateralmente hacia fuera.

En todavía otro aspecto de la invención, cada una de las hendiduras menores define un extremo lateralmente hacia fuera que termina en una región exterior frangible. La porción de cabeza tiene un grosor de cabeza mínimo en una región central de la misma. La región exterior frangible define un grosor de región frangible y el grosor de cabeza mínimo es al menos cuatro veces mayor que el grosor de región frangible.

En otro aspecto de la invención, cada una de las hendiduras menores define una longitud de hendidura menor y define, además, un extremo lateralmente hacia fuera que termina en una región exterior frangible. La región exterior frangible define una longitud frangible y la longitud frangible es al menos dos veces tan larga como la longitud de hendidura menor.

En aún otro aspecto de la invención, la primera superficie lateral es sustancialmente convexa y cada región exterior frangible se extiende a lo largo de la primera superficie lateral.

En otra forma de la invención, el orificio cerrado de las porciones enfrentadas que se pueden abrir está configurado para permanecer sustancialmente cerrado cuando la primera superficie lateral y la segunda superficie lateral están sujetas a un diferencial de presión por debajo de aproximadamente 15.000 Pascales.

En una forma de la invención, la al menos una porción frangible está configurada para romperse cuando una de la primera superficie lateral y la segunda superficie lateral está sujeta a una fuerza inferior a aproximadamente 70 Newtons.

Numerosas otras ventajas y elementos de la presente invención se pondrán de manifiesto inmediatamente a partir de la siguiente descripción detallada de la invención, a partir de las reivindicaciones y a partir de los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos que se acompañan que forman parte de la memoria descriptiva, en los que se emplean números similares para designar partes similares de punta a cabo de los mismos,

la FIG. 1 es una vista ampliada, isométrica, tomada desde arriba, de una válvula convencional, de la técnica anterior y la FIG. 1 muestra la válvula de la técnica anterior en una condición no tensionada, cerrada;

la FIG. 2 es una vista ampliada, isométrica, tomada desde abajo, de la válvula de la técnica anterior de la FIG.1; la FIG. 3 es una vista ampliada, en planta superior de la válvula de la técnica anterior de la FIG. 1;

la FIG. 4 es una vista ampliada, en sección transversal de la válvula de la técnica anterior de la FIG. 1, tomada a lo largo del plano 4-4 en la FIG. 3;

la FIG. 5 es una vista ampliada, en sección transversal de la válvula de la técnica anterior de la FIG. 1, tomada a lo largo del plano 5-5 en la FIG. 3;

la FIG. 6 es una vista ampliada, isométrica, en sección transversal de la válvula de la técnica anterior de la FIG. 1, tomada a lo largo del plano 5-5 en la FIG. 3;

la FIG. 7 es una vista ampliada, isométrica, tomada desde arriba, de una primera realización de una válvula de acuerdo con la presente invención y la FIG. 7 muestra la primera realización de la válvula en una condición no tensionada, cerrada;

la FIG. 8 es una vista ampliada, isométrica, tomada desde abajo, de la primera realización de la válvula de la FIG.

7;

la FIG. 9 es una vista ampliada, en planta superior de la primera realización de la válvula de la FIG. 7;

la FIG. 10 es una vista ampliada, en sección transversal de la primera realización de la válvula de la FIG. 7, tomada a lo largo del plano 10-10 en la FIG. 9;

la FIG. 11 es una vista ampliada, en sección transversal de la primera realización de la válvula de la FIG. 7, tomada a lo largo del plano 11-11 en la FIG. 9;

la FIG. 11A es una vista muy ampliada, fragmentaria, en sección transversal de la porción de la primera realización de la válvula de la FIG. 7, que está encerrada en el círculo designado como "FIG. 11A" en la FIG. 11;

la FIG. 12 es una vista ampliada, isométrica, en sección transversal de la primera realización de la válvula de la FIG. 7, tomada a lo largo del plano 11-11 en la FIG. 9;

la FIG. 13 es una vista ampliada, en sección transversal de la primera realización de la válvula de la FIG. 7, tomada a lo largo del plano 13-13 en la FIG. 9;

la FIG. 13A es una vista muy ampliada, fragmentaria, en sección transversal de la porción de la primera realización de la válvula de la FIG. 7, que está encerrada en el círculo designado como "FIG. 13A" en la FIG. 13;

la FIG. 14 es una vista ampliada, en sección transversal de la primera realización de la válvula de la FIG. 7, conjuntamente con una sonda y la FIG. 14 muestra la válvula en la condición no tensionada, cerrada antes de una apertura inicial de la válvula;

la FIG. 15 es una vista ampliada, en sección transversal similar a la FIG. 14, sin embargo, la FIG. 15 muestra la válvula en una condición abierta, por lo que un movimiento relativo entre la sonda y la válvula ha forzado la sonda a través de la válvula y ha quebrado porciones frangibles del material de válvula;

la FIG. 16 es una vista ampliada, en planta inferior de una segunda realización de una válvula de acuerdo con la presente invención y la FIG. 16 muestra la segunda realización de la válvula en la condición no tensionada, cerrada; la FIG. 17 es una vista ampliada, en sección transversal de la segunda realización de la válvula de la FIG. 16, tomada a lo largo del plano 17-17 en la FIG. 16;

la FIG. 17A es una vista muy ampliada, fragmentaria, en sección transversal de la porción de la segunda realización de la válvula de la FIG. 16 que está encerrada en el círculo designado como "FIG. 17A" en la FIG. 17;

la FIG. 18 es una vista ampliada, isométrica, en sección transversal de la segunda realización de la válvula de la FIG. 16, tomada a lo largo del plano 17-17 en la FIG. 16; y

la FIG. 19 es una vista muy ampliada, fragmentaria, en sección transversal de una porción de una tercera realización de una válvula de acuerdo con la presente invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

Mientras que la válvula de la presente invención es susceptible de realización en muchas formas diferentes, esta memoria descriptiva y los dibujos que se acompañan divulgan solo algunas formas específicas como ejemplos de la invención. Sin embargo, la invención no pretende limitarse a las realizaciones descritas de este modo.

Para facilidad de descripción, las válvulas de esta invención se describen, con referencia a los dibujos, en una orientación generalmente horizontal que podrían tener las válvulas cuando se instalan en un recipiente o sistema de sustancia fluida para uso con una sonda, en donde la sonda puede acoplarse y ponerse en contacto con la válvula desde abajo y extenderse a través de y por encima de la válvula. Los términos "axial", "radial" y "lateral" se usan, en el presente documento, con respecto a un eje 99 (FIGS. 10, 11, 11A, 17 y 17A), generalmente definido por el centro de la válvula. Como se emplea, en el presente documento, la expresión "axialmente hacia fuera" hace referencia a la dirección hacia abajo en las figuras, a lo largo del eje 99 con respecto al interior de un recipiente (no ilustrado) en el que se podría instalar la válvula. La expresión "axialmente hacia dentro" hace referencia a la dirección hacia arriba en las figuras, a lo largo del eje 99 con respecto al interior de un recipiente (no ilustrado) en el que se podría instalar la válvula. Como se emplea, en el presente documento, la expresión "radialmente hacia dentro" hace referencia a una dirección normal a y que se mueve hacia, el eje 99. La expresión "radialmente hacia fuera" hace referencia a una dirección normal a y que se aleja del eje 99. La expresión "lateralmente hacia fuera" hace referencia a una dirección aparte del eje 99 y también dentro de un plano que es normal al eje 99. Se entenderá, sin embargo, que esta invención puede ser fabricada, almacenada, transportada, usada y vendida en otras orientaciones distintas de la orientación mostrada.

La válvula de esta invención es adecuada para uso con varios recipientes o sistemas de sustancia fluida convencionales o especiales (p. ej., sistemas de manejo o procesamiento de sustancia fluida, sistemas de dispensación, etc.) que tienen varios diseños, cuyos detalles, aunque no se ilustran ni describen, serían evidentes para las personas expertas en la técnica y con entendimiento de tales sistemas.

Las figuras que ilustran una de las válvulas inventivas que podrían usarse en cooperación con una sonda de un recipiente de sustancia fluida (no ilustrada) muestran algunos elementos mecánicos o estructurales convencionales de la sonda que son conocidos para y que serán reconocidas por, una persona experta en la técnica. Las descripciones detalladas de tales elementos no son necesarias para un entendimiento de la invención y, por consiguiente, en el presente documento, se presentan solo en la medida necesaria para facilitar un entendimiento de los aspectos novedosos de la presente invención.

Las figuras 7-15 ilustran una primera realización de una válvula 100 de acuerdo con la presente invención. La válvula 100 se usa para permitir selectivamente una comunicación a través de la válvula 100 desde un lado de la válvula al otro lado (p. ej., dentro o fuera de un recipiente de sustancia fluida o sistema de manejo o dispensación, conducto o envase) y la válvula 100 estaría, normalmente, en comunicación con el interior de un recipiente o sistema de este tipo. La válvula 100 está especialmente adaptada para instalarse en un recipiente para un sistema de dispensación de sustancia fluida (no ilustrada) que emplea una sonda 102 (FIGS. 14 y 15) que se acopla selectivamente y se extiende al menos parcialmente a través de la válvula 100 y dentro de un sistema de este tipo mediante un movimiento relativo entre la sonda 102 y la válvula 100.

El recipiente de sustancia fluida puede ser, por ejemplo, una bolsa flexible o una botella rígida. La válvula 100 también podría instalarse en un depósito, un sistema de procesamiento de sustancia fluida o un sistema de dispensación de sustancia fluida, que contiene una sustancia fluida a presión atmosférica ambiental o por encima de presión atmosférica ambiental (incluyendo un sistema en el que la presión resulta de la cabeza estática de la sustancia fluida dentro del sistema y/o en el que el sistema genera o crea, de otro modo, una sustancia fluida presurizada en el mismo).

La primera realización ilustrada de la válvula 100 es flexible, resistente, que se puede abrir a presión, de autocierre y del tipo hendidura. Unas formas de clases generalmente relacionadas de válvulas de tipo hendidura se divulgan en las patentes de Estados Unidos N. 8.678.249 y N. 5.839.614.

La válvula 100 es adecuada para uso con sustancias fluidas, tales como líquidos y gases, incluyendo, entre otros, bebidas, productos alimenticios, lociones y cremas. La válvula 100 se moldea preferentemente como una estructura unitaria (es decir, estructura de una pieza) a partir de un material que es flexible, dúctil, elástico y resistente. Esto puede incluir elastómeros, tal como un polímero sintético, termoendurecible, incluyendo caucho de silicona, tal como el caucho de silicona vendido por Dow Corning Corporation en Estados Unidos con la designación comercial D.C. 99 595 y RBL-9595-40. Otro material de caucho de silicona adecuado se vende en Estados Unidos con la designación Wacker 3003-40 por Wacker Silicone Company.

La válvula 100 también podría moldearse a partir de otros materiales termoendurecibles o a partir de otros materiales elastoméricos o a partir de polímeros termoplásticos o elastómeros termoplásticos, incluyendo los basados en materiales, tales como propileno termoplástico, etileno, uretano y estireno, incluyendo sus homólogos halogenados. Por ejemplo, un material particular sin silicona que se puede emplear es caucho de monómero de etileno propileno dieno ("EPDM"), tal como se vende en Estados Unidos con la designación Grade Z 1118 por Gold Key Processing, Inc. que tiene una oficina en 14910 Madison Road, Middlefield, Ohio 44062, Estados Unidos. Otro material sin silicona que se puede emplear es caucho de nitrilo, tal como se vende en Estados Unidos con la designación Grade GK0445081-2 por Graphic Arts Rubber, que tiene una oficina en 101 Ascot Parkway, Cuyahoga Falls, Ohio 44223, Estados Unidos. Es deseable en muchas aplicaciones que el material sea sustancialmente inerte para evitar reacción con y/o adulteración de la sustancia fluida en contacto con la válvula 100.

Mientras que la válvula 100 se ilustra como estando formada a partir de un material como una sola sustancia que define una capa unitaria de sustancia material, se apreciará que, para algunas aplicaciones, la válvula 100 puede estar formada a partir de un material que se define por dos o más capas de sustancias diferentes. Por ejemplo, una capa del material de válvula 100 puede estar formada a partir de un caucho de silicona y una u otras capas más del material de válvula 100 pueden estar formadas a partir de revestimientos o laminaciones de una o más sustancias diferentes.

La válvula 100 tiene una posición o condición de reposo inicialmente "cerrada", no activada, sustancialmente no tensionada (como se ve mejor en las FIGS. 7-14). La válvula 100 puede ser forzada a una posición o condición "abierta" (como se muestra en la FIG. 15) cuando la válvula 100 se acopla por un artículo suficientemente rígido que entra en contacto con el material de válvula 100. Como alternativa, la válvula 100 puede ser forzada a una posición o condición "abierta" cuando un diferencial de presión suficientemente alto actúa a través de los lados opuestos de la válvula 100.

Con referencia a las FIGS. 10 y 11, el material de válvula 100 tiene una primera superficie lateral 114 y una segunda superficie lateral 116. En algunas aplicaciones, la primera superficie lateral 114 puede mirar hacia el interior de un recipiente de sustancia fluida y la segunda superficie lateral 116 puede mirar hacia el entorno ambiental exterior. Sin embargo, en otras aplicaciones, la segunda superficie lateral 116 puede mirar hacia el interior de un recipiente de sustancia fluida y la primera superficie lateral 114 puede mirar hacia el entorno ambiental exterior. En todavía otras aplicaciones, la válvula 100 puede estar contenida completamente dentro de un conducto o sistema para procesamiento, dispensación o manejo de una sustancia fluida.

Todavía haciendo referencia a la FIG. 10, la válvula 100 tiene una porción de fijación periférica o brida de montaje 120. La porción periférica 120 puede tener cualquier configuración adecuada para estar montada en, fijada a, conectada con o para acomodar, de otro modo, instalación sobre o en un recipiente o sistema. Normalmente, esto puede lograrse a través de una estructura o anillo de retención (no ilustrado) que puede coincidir con un elemento en el recipiente (no ilustrado) en el que puede instalarse la válvula 100.

La configuración particular de la porción de fijación periférica 120 ilustrada en la FIG. 10 puede caracterizarse, generalmente, como una configuración de cola de milano modificada cuando se ve en sección transversal vertical a través del eje central 99. La porción de fijación periférica 120 incluye unas primera superficie troncocónica 121 y segunda superficie troncocónica 122 para sujetarse entre elementos coincidentes de un recipiente o sistema (no ilustrado) para retener o sostener la válvula 100 en su lugar. Preferentemente, la porción de fijación periférica 120 está algo comprimida de manera resistente para acomodar la creación de un sello seguro, resistente a las fugas cuando la porción de fijación periférica 120 se acopla de manera compresiva dentro del recipiente o sistema.

Con modificación apropiada del recipiente o sistema, se podrían usar otras formas para la porción de fijación periférica 120. Algunas otras formas de secciones transversales de brida que se podrían emplear en la válvula 100 se ilustran en la patente de Estados Unidos N. 5.409.144. En algunas aplicaciones, puede ser deseable configurar la porción de fijación periférica 120 para fijación al recipiente o sistema por medio de adhesivo, unión por calor u otros medios adecuados.

Como se muestra en la FIG. 10, generalmente, extendiéndose radialmente hacia dentro hacia el eje central 99 y aparte de la porción de fijación periférica 120, hay una porción intermedia, generalmente anular o manguito 124 que conecta la porción de fijación periférica 120 a una porción de cabeza 125. La porción de cabeza 125 es flexible y resistente. Cuando la válvula 100 está en la posición o condición cerrada, como se muestra en las FIGS. 7-14, la porción intermedia 124 tiene una configuración tubular para ubicar la porción de cabeza 125, de modo que una parte de la porción de cabeza 125 se proyecta axialmente hacia dentro (p. ej., hacia el interior del recipiente o sistema) más allá de la porción de fijación periférica 120.

La porción intermedia 124 de la válvula 100 está preferentemente configurada para uso en conjunción con un sistema o recipiente de suministro de sustancia fluida particular y un tipo específico de sustancia fluida, para conseguir las características de flujo deseadas. Por ejemplo, la viscosidad y densidad de la sustancia fluida son factores que deben considerarse. La rigidez y durómetro del material de válvula y tamaño y grosor de porciones, tanto de la porción de cabeza 125 como de la porción intermedia 124, son factores adicionales que deben considerarse.

Como se puede ver en la FIG. 9, la porción de cabeza 125 de la válvula 100 tiene una configuración generalmente circular en vista en planta. La porción de fijación periférica 120, la porción intermedia 124 y la porción de cabeza 125 están orientadas en una configuración generalmente circular y relación concéntrica en relación con el eje central 99 (visible en la FIG. 10). Una sustancia fluida se puede dispensar (es decir, descargar) a través de la válvula 100 en una dirección de flujo de descarga, generalmente, a lo largo del eje 99 cuando la válvula 100 se abre, como se expondrá en detalle a continuación, en el presente documento. Un artículo de acoplamiento, tal como la sonda 102 ilustrada en las FIGS. 14 y 15, también se puede usar para acoplar y abrir la válvula 100 y para facilitar una comunicación de una sustancia fluida a través de la válvula 100.

Haciendo referencia, en este momento, a la FIG. 10, la válvula 100 es flexible y cambia de configuración entre (1) una posición o condición de reposo, cerrada (como se muestra cerrada en las FIGs .7-14) y (2) una posición o condición abierta (FIG. 15). La primera superficie lateral 114 de la válvula 100 tiene una configuración generalmente convexa cuando la válvula 100 está en la condición cerrada y vista en la FIG. 10 a lo largo de un plano de sección transversal vertical a través del eje 99. La primera superficie lateral 114 de la porción de cabeza 125 tiene una región central plana y circular 123 (FIGS. 7 y 10) que se extiende lateralmente hacia fuera alrededor del eje 99 cuando la válvula 100 está en la condición cerrada. De forma adicional, una región lateralmente hacia fuera, anular 127 (FIGS. 7 y 10) de la porción de cabeza 125, en la primera superficie lateral 114, se encuentra en un lugar geométrico parcialmente esférico que también define un arco circular en sección transversal longitudinal, como se ve a lo largo de un plano que contiene el eje 99.

Con referencia a la FIG. 10, la segunda superficie lateral 116 tiene una configuración parcialmente esférica y cóncava, cuando la válvula 100 está en la condición cerrada y vista en la FIG. 10 a lo largo de un plano de sección transversal vertical que contiene el eje 99. El radio del arco circular de la porción de cabeza 125 en la segunda superficie lateral 116 es más pequeño (menos) que el radio del arco circular de la región anular 127 de la porción de cabeza 125 en la primera superficie lateral 114.

Cuando la porción de cabeza 125 se ve en sección transversal, como se ilustra en la FIG. 10, la porción de cabeza 125 es sustancialmente más gruesa que la porción intermedia 124 de la válvula 100. De forma adicional, la porción de cabeza 125 es más gruesa en una porción radialmente exterior de la misma y es más delgada en una porción radialmente interna de la misma. Esta configuración ayuda a proporcionar una acción de apertura y acción de cierre deseables de la válvula 100.

Mientras que la primera realización ilustrada de la válvula 100 tiene una porción de cabeza distinta 125, porción de conexión intermedia 124 y porción de fijación periférica 120, se entenderá que, en un aspecto amplio de la presente invención, la válvula 100 no necesita estar limitada a una estructura de este tipo. Por ejemplo, en una aplicación, la válvula 100 podría formarse a partir de un diafragma plano o lámina de material que se sujeta o retiene dentro de un recipiente o sistema. Para algunas aplicaciones, la porción de fijación periférica 120, si se proporciona, podría ser un miembro rígido (p. ej., un anillo o retenedor termoplástico) fijado al resto de la válvula 100. De forma adicional, la porción de conexión intermedia 124, si se proporciona, podría ser simplemente una porción flexible de la válvula 100 y puede no ser necesariamente resistente en algunas aplicaciones. En aún otra aplicación, la válvula 100 podría ser una válvula de tipo pico de pato.

Con referencia a la FIG. 9, la porción de cabeza 125 tiene un par de hendiduras centrales, autosellantes, de intersección 126 que se extienden cada una transversal y completamente a través de la porción de cabeza 125. Las hendiduras centrales 126 irradian, generalmente, a partir del centro de la porción de cabeza 125. La porción de cabeza 125 tiene, además, cuatro hendiduras mayores que se extienden radialmente 130, que se extienden cada una transversal y completamente a través de la porción de cabeza 125. Cada una de las hendiduras mayores 130 está espaciada o separada radialmente a partir de una de las hendiduras centrales 126. Cada una de las cuatro hendiduras mayores 130 incluye un par de hendiduras menores 140 que se ramifican lateralmente hacia fuera a partir del extremo radialmente hacia fuera o punto de terminación de la hendidura mayor 130. Cada una de las hendiduras menores 140 se extiende completa y transversalmente a través de la porción de cabeza de válvula 125. La porción de cabeza de válvula 125 tiene un total de ocho hendiduras menores 140. La disposición de las hendiduras 126, 130, 140 dentro de la porción de cabeza 125 forma un patrón de copo de nieve modificado.

Todavía haciendo referencia a la FIG. 9, las dos hendiduras centrales 126, cuatro hendiduras mayores 130 y ocho hendiduras menores 140 definen aletas, segmentos, porciones o pétalos que se pueden abrir en la porción de cabeza de válvula 125 para definir un orificio normalmente cerrado. Cada pétalo tiene una pluralidad de caras transversales definidas por las hendiduras 126, 130, 140 y cada cara transversal se sella contra una cara transversal enfrentada de un pétalo adyacente cuando el orificio de válvula está cerrado. Unas variaciones y formas de tales porciones que se pueden abrir se divulgan en la patente de Estados Unidos N. 8.628.056.

Como se muestra mejor en la FIG. 9, la porción de cabeza 125 de la válvula 100 tiene cuatro regiones adelgazadas, perforaciones, redes de conexión o porciones frangibles 150, cada una de las que se extiende entre una de las hendiduras centrales 126 y una de las hendiduras mayores 130. Se puede decir que las porciones que se pueden abrir de la válvula 100 están restringidas o inhibidas de alejarse una de la otra en una condición abierta (para establecer una comunicación a través de la válvula 100) por las porciones frangibles 150. El término "restringido", como se usa respecto a las porciones que se pueden abrir, significa que las porciones frangibles 150 impiden sustancialmente que permitan cualquier flujo o al menos cualquier flujo mayor que una cantidad de fugas predeterminada, cuando la válvula 100 está sujeta a una fuerza de apertura o diferencial de presión de apertura que no excede un valor de diseño predeterminado. Se puede decir, además, que las porciones frangibles 150 mejoran la hermeticidad global de la válvula 100, comparado con una válvula de tipo hendidura convencional (como la válvula 20).

Como se expondrá en mayor detalle a continuación, en el presente documento, las porciones frangibles 150 están diseñadas y dispuestas para romperse, quebrarse o desgarrarse de una manera que conecta cada una de las cuatro hendiduras mayores 130 con la hendidura central más cercana 126 para permitir que las porciones se pueden abrir de orificio de válvula (es decir, pétalos) se muevan a una posición o condición abierta cuando la válvula 100 está sujeta a cualquiera de una fuerza o presión predeterminada.

Con referencia, en este momento, a la FIG. 11A, cada porción frangible 150 tiene una longitud L1 en la dirección radial entre una de las hendiduras centrales 126 y una de las hendiduras mayores 130. La longitud L1 de cada porción frangible 150 está preferentemente entre aproximadamente 0,5 milímetros y 1,0 milímetros. En la primera realización ilustrada de la válvula 100, la longitud L1 de cada porción frangible 150 es de aproximadamente 0,76 milímetros.

Todavía haciendo referencia a la FIG. 11A, cada porción frangible 150 define, además, un grosorT-i, en una dirección generalmente paralela al eje central 99. El grosor T1 de cada porción frangible 150 es inferior a aproximadamente 0,5 milímetros y es preferentemente inferior a aproximadamente el 25 % del grosor mínimo T2 del centro de la cabeza de válvula 125, medido, generalmente, a lo largo del eje central 99. En una aplicación actualmente preferida, el grosor T1 de cada porción frangible 150 es de aproximadamente 0,33 milímetros, que es inferior a aproximadamente el 20 % del grosor mínimo T2 del centro de la cabeza de válvula 125 a lo largo del eje central 99.

Con referencia, en este momento, a la FIG. 13, cada una de las hendiduras menores 140 tiene un extremo lateralmente hacia fuera (el extremo más aparte del eje central 99) que termina en una región exterior frangible 160 que tiene un grosor reducido comparado con las áreas adyacentes de la porción de cabeza de válvula 125. Cada hendidura menor 140 tiene una longitud L2 que está preferentemente entre aproximadamente 0,5 milímetros y 1,0 milímetros. En una aplicación actualmente preferida, la longitud L2 de cada hendidura menor 140 es de aproximadamente 0,76 milímetros. Cada región exterior frangible 160 tiene una longitud L3 preferentemente entre aproximadamente 0,5 milímetros y 3,0 milímetros. En una aplicación actualmente preferida, la longitud L3 de cada región exterior frangible 160 es de aproximadamente 2,0 milímetros.

Haciendo referencia, en este momento, a la FIG. 13A, cada región exterior frangible 160 define, además, un grosor T3 en una dirección generalmente paralela al eje central 99. El grosor T3 de cada región exterior frangible 160 es preferentemente inferior a aproximadamente 0,5 milímetros y, en una aplicación actualmente preferida, el grosor T3 de cada región exterior frangible 160 es de aproximadamente 0,33 milímetros. Preferentemente, el grosor de cabeza mínimo T2 de la porción de cabeza de válvula 125 es al menos cuatro veces mayor que el grosor de región frangible T3.

En la primera realización ilustrada de la válvula 100, la válvula 100 está moldeada por inyección y las hendiduras 126, 130, 140 se cortan o estampan posteriormente en la porción de cabeza 125 por técnicas especiales o convencionales adecuadas. Las porciones frangibles 150 y las regiones exteriores frangibles 160 se forman cortando solo parcialmente en el grosor de la porción de cabeza de válvula 125. Como alternativa, la válvula 100 se puede moldear para definir las hendiduras 126, 130, 140, porciones frangibles 150 y las regiones exteriores frangibles 160. En la primera realización ilustrada, tanto las porciones frangibles 150 como las regiones exteriores frangibles 160 se extienden a lo largo de la primera superficie lateral 114 de la válvula 100. Se apreciará, sin embargo, que, en otras aplicaciones, las porciones frangibles 150 y/o las regiones exteriores frangibles 160 pueden proporcionarse en, y extenderse a lo largo de, una o ambas superficies laterales 114 y 116. En aún otras aplicaciones, las porciones frangibles 150 y/o las regiones exteriores frangibles 160 pueden extenderse entre porciones que se pueden abrir de la válvula 100 en la parte media o interior de la cabeza de válvula 125 - en una ubicación o ubicaciones que están espaciadas de ambas superficies laterales 114 y 116.

La válvula 100 se puede abrir de diversas maneras. Por ejemplo, la sonda 102 (FIGS. 14 y 15) se puede empujar contra cualquier lado de la porción de cabeza 125 y a través de la porción de cabeza 125 a medida que las porciones que se pueden abrir se desvían para acomodar una penetración por la sonda 102. La válvula 100 también se puede abrir cuando está sujeta a un diferencial de presión suficiente (es decir, una presión más baja en un lado 114, 116 de la porción de cabeza 125 que en el otro lado 114, 116 de la porción de cabeza 125).

Los inventores han encontrado que proporcionar una o más porciones frangibles 150 que se extienden entre hendiduras separadas en la válvula 100, puede mejorar las características de transportabilidad y/o almacenamiento de un recipiente u otro sistema en el que está instalada la válvula 100. En particular, la válvula mejorada 100 puede eliminar o al menos reducir o minimizar, eventos de apertura de válvula prematura, no deseables u otros eventos de fugas de entrada o salida durante transporte, almacenamiento, calentamiento o sobrepresurización del recipiente o sistema de sustancia fluida en el que está instalada la válvula 100.

En la primera realización ilustrada de la válvula 100, la válvula 100 está diseñada para permanecer sustancialmente cerrada cuando la primera superficie lateral 114 y la segunda superficie lateral 116 están sujetas a un diferencial de presión por debajo de aproximadamente 15.000 Pascales.

Puede ser deseable modificar la válvula 100 para que permanezca cerrada a diferenciales de presión incluso mayores en algunas aplicaciones, tales como cuando (i) la válvula está instalada en un envase en una orientación diferente que la que se ilustra, (ii) el envase en el que está instalada la válvula está sujeto a un proceso de pasteurización más largo o una temperatura más alta o (iii) es probable que el envase en el que está instalada la válvula experimente mayores golpes e impactos durante envío, etc.

En todavía otras aplicaciones, tales como cuando la sonda 102 que se usa para abrir inicialmente la válvula tiene una fuerza impulsora disponible limitada o cuando la válvula 100 está diseñada para abrirse solo por un pequeño diferencial de presión (tal como puede ser el caso cuando un envase está diseñado para un usuario con artritis), etc., puede ser deseable modificar la válvula 100, de modo que se abre cuando está sujeta a un diferencial de presión significativamente más bajo.

Los inventores han encontrado, además, que proporcionar una o más regiones exteriores frangibles 160, que se extienden desde los extremos exteriores de las hendiduras menores 140 en la válvula 100, puede mejorar más las características de transportabilidad y/o almacenamiento de un recipiente u otro sistema en el que está instalada la válvula 100. En particular, la válvula mejorada 100 con una región exterior frangible 160 puede restringir las porciones que se pueden abrir de la válvula para eliminar o al menos reducir o minimizar, eventos de apertura de válvula prematura, no deseables potenciales u otros eventos de fugas de entrada o salida durante transporte, almacenamiento, calentamiento, sobrepresurización del recipiente o sistema de sustancia fluida en el que está instalada la válvula 100.

Los inventores han encontrado, además, que una válvula 100 divulgada, en el presente documento, con porciones frangibles 150 y/o regiones exteriores frangibles 160 puede fabricarse de manera más económica o fácil cuando se compara con otros tipos de válvulas, tales como una válvula que tiene un revestimiento aplicado a través de las hendiduras en una o ambas superficies laterales. Los inventores han descubierto que puede haber una ventaja significativa en usar un dispositivo vibratorio (p. ej., cuchilla o prensa ultrasónica) para cortar o formar, de otro modo, hendiduras que se extienden inicialmente solo parcialmente a través de porciones del material de válvula. Se cree que un dispositivo vibratorio de este tipo puede permitir que el material de válvula resistente rebote durante el proceso de corte para formar de manera más precisa o exacta una porción frangible 150 y/o región exterior frangible 160 dentro de los rangos deseables descritos anteriormente. Una técnica de este tipo puede tener las siguientes ventajas: (1) proporcionar de manera más fácil una válvula con una variabilidad aceptable en la profundidad de las hendiduras no pasantes, parciales en el material de válvula; y/o (2) proporcionar una válvula con un requisito de fuerza inicial aceptable para abrir inicialmente la válvula para romper el material restante no cortado o frangible de la válvula (en algunas aplicaciones, puede ser deseable que la válvula 100 se abra a una fuerza inicial relativamente baja, mientras que aún en otras aplicaciones, puede ser deseable que la válvula 100 se abra a una fuerza inicial relativamente alta).

Con referencia a las FIGS. 14 y 15, la válvula 100 se muestra con una sonda hueca asociada 102. La válvula 100 se muestra dispuesta en un lado de la sonda 102, en donde no se ilustran las estructuras del recipiente de sustancia fluida que retendrían o sujetarían la porción de montaje periférica 120 de la válvula 100. En la FIG. 14, las porciones frangibles 150 y las regiones exteriores frangibles 160 (que se giran fuera del plano de vista) están intactas, antes de quebrarse durante un movimiento inicial de la válvula 100 a la posición o condición abierta. La sonda 102 tiene un extremo distal 170 para hacer tope y contacto con la válvula 100 y tiene un extremo proximal 174 a partir del que se puede dispensar la sustancia fluida fuera del recipiente después de que la sonda 102 se fuerza a través de la válvula 100 para comunicarse con la sustancia fluida en el recipiente. La sonda 102 es hueca y tiene una superficie interior 178 que define un paso pasante 180 para acomodar el flujo de la sustancia fluida a través de la sonda 102. La sonda 102 tiene un puerto o abertura 182 ubicado cerca del extremo distal 170 para dirigir la sustancia fluida al paso pasante 180 después de que la válvula 100 se ha abierto inicialmente.

Aunque las porciones frangibles 150 y las regiones exteriores frangibles 160 son visibles en las FIGS. 9 y 13, respectivamente, no son visibles en la FIG. 15, que tiene un plano de vista diferente. Se entenderá que las porciones frangibles 150 y las regiones exteriores frangibles 160 se han quebrado en la FIG. 15 tras una apertura inicial de la válvula 100, como se expone a continuación. El extremo distal 170 de la sonda 102 contacta inicialmente con la segunda superficie lateral 116 de la válvula 100. La sonda 102 se empuja en una dirección axialmente hacia dentro contra la porción de cabeza 125 de la válvula 100, de modo que la porción de cabeza 125 se distiende axialmente hacia dentro (que está hacia arriba en la FIG. 15). Un movimiento de la porción de cabeza 125 quiebra las porciones frangibles 150 a una fuerza predeterminada para conectar las hendiduras centrales 126 con las hendiduras mayores 130 (no visibles en la FIG. 15). Se entenderá que la quebradura o desgarro de las porciones frangibles 150 puede no ocurrir perfectamente en una dirección radial entre los extremos radialmente exteriores de cada hendidura central 126 y la hendidura mayor más cercana 130 y algunos restos de las porciones frangibles 150 pueden estar distribuidos uniforme o desigualmente en una o ambas caras transversales de las porciones que se pueden abrir. Los restos de las porciones frangibles 150 pueden tener una apariencia en zigzag, irregular, cuando un desgarro se propaga entre los extremos de cada hendidura central 126 y la hendidura mayor más cercana 130.

Posterior a la quebradura de las porciones frangibles 150, la porción de cabeza de válvula 125 continúa distendiéndose axialmente hacia dentro, de modo que las porciones que se pueden abrir se abren para crear al menos un orificio parcialmente abierto. La quebradura o desgarro de las regiones exteriores frangibles 160 (FIG. 13) comienza en los extremos lateralmente exteriores de cada hendidura menor 140 (FIGS. 12 y 13). Sin embargo, se entenderá que las regiones exteriores 160 pueden estar diseñadas para desgarrarse simultáneamente con, antes o después del movimiento inicial de la sonda 102 a través de la porción de cabeza de válvula 125. Con tanto las porciones frangibles 150 como las regiones exteriores frangibles 160 quebradas, las porciones que se pueden abrir de la válvula 100 están libres para alejarse más una de la otra para permitir un movimiento de una anchura completa de la sonda 102 a través del orificio completamente abierto en la válvula 100.

Como se muestra en la FIG. 15, la sonda 102 se ha movido lo suficiente a través de la válvula abierta 100, de modo que el puerto 182 está ubicado axialmente hacia dentro de la válvula 100, por lo que una sustancia fluida puede viajar en el extremo distal 170 y/o el puerto 182, hacia abajo a través del paso 180 y fuera del extremo proximal de sonda 174 (o, en un proceso alternativo, una sustancia fluida puede fluir en el extremo proximal de sonda 174 y fuera a través del extremo distal de sonda 170).

Los inventores han descubierto que puede ser ventajoso proporcionar una válvula 100 con propiedades de sellado mejoradas y que tenga un requisito de fuerza, para abrir inicialmente la válvula 100 y quebrar las porciones frangibles 150 y regiones exteriores frangibles 160, que no se aumenta significativamente cuando se compara con una válvula convencional, tal como la válvula convencional 20. Por ejemplo, si la sonda hueca 102 tiene un diámetro de aproximadamente 12,7 milímetros y contacta con el segundo lado 24 de la válvula convencional 20, la fuerza de apertura promedio podría ser de aproximadamente 35 Newtons. La válvula 100, que tiene propiedades de sellado mejoradas, se ha encontrado que se abre a partir de contacto con la misma sonda hueca 102 a una fuerza que no es mayor que aproximadamente 70 Newtons y más preferentemente no mayor que aproximadamente 37 Newtons.

Se entenderá que mientras que la FIG. 15 muestra la apertura de válvula 100 en respuesta a la fuerza mecánica de una sonda de tamaño apropiado 102, una sonda 102 puede no ser necesaria para algunas aplicaciones. Por ejemplo, la válvula 100 puede instalarse o disponerse en la abertura de un recipiente de sustancia fluida y la porción de cabeza 125 puede estar sujeta a un diferencial de presión suficiente para quebrar las porciones frangibles 150 y las regiones exteriores frangibles 160 y para abrir la válvula 100 para permitir un flujo de la sustancia fluida a su través.

En las FIGS. 16-18, se ilustra una segunda realización de una válvula 200 de acuerdo con la presente invención. La segunda realización ilustrada de la válvula 200 se puede formar a partir de la misma sustancia material o sustancias, que se han expuesto en detalle anteriormente con respecto a la primera realización ilustrada de la válvula 100. Como se expondrá en detalle a continuación, la segunda realización ilustrada de la válvula 200 funciona, generalmente, de la misma manera que la primera realización ilustrada de la válvula 100, por que hay porciones de la válvula 200 que están diseñadas para restringir inicialmente la apertura de la válvula 100 por debajo de una fuerza o diferencial de presión predeterminado que actúa sobre o a través de la válvula 200, pero que están diseñadas para quebrarse cuando la válvula 200 está sujeta a una fuerza o diferencial de presión predeterminado.

Como se puede ver en la FIG. 17, la segunda realización ilustrada de la válvula 200 tiene una primera superficie lateral 214, una segunda superficie lateral 216 y una porción de fijación periférica 220 para montarse en un recipiente o sistema. Una porción intermedia, generalmente anular 222, generalmente, se extiende radialmente hacia dentro hacia un eje central 99 y aparte de la porción de fijación periférica 220. La porción intermedia 222 conecta la porción de fijación periférica 220 a una porción de cabeza 225.

Con referencia a la FIG. 16, la porción de cabeza 225 tiene un orificio normalmente cerrado definido por un par de hendiduras centrales de intersección, de autosellado 226 que se extienden completamente a través de la porción de cabeza. Las hendiduras centrales 226 irradian lateral o radialmente a partir del centro de la porción de cabeza 225. La porción de cabeza 225 tiene, además, cuatro hendiduras mayores que se extienden radialmente 230, cada uno de las que está espaciada o separada a partir de una de las hendiduras centrales 226. Las hendiduras mayores 230 también se extienden completamente a través de la porción de cabeza de válvula 225. Cada una de las cuatro hendiduras mayores 230 tiene un par de hendiduras menores 240 que se ramifican lateralmente hacia fuera de las mismas. Cada una de las hendiduras menores 240 se extiende completamente a través de la porción de cabeza de válvula 225. La porción de cabeza de válvula 225 tiene un total de ocho hendiduras menores 240. Las hendiduras 226, 230, 240 dentro de la porción de cabeza de válvula 225 también forman un patrón de copo de nieve modificado.

Como se muestra mejor en las FIGS. 17 y 17A, la porción de cabeza 225 de la válvula 100 tiene una porción frangible 250 que se extiende radialmente entre una de las dos hendiduras centrales 226 y la más cercana de las cuatro hendiduras mayores 230. Como se expondrá en mayor detalle a continuación, en el presente documento, las porciones frangibles 250 restringen la válvula 200 para minimizar o evitar entrada o salida de una sustancia fluida a través de la válvula 200 por debajo de una fuerza o diferencial de presión determinado que actúa sobre o a través de la válvula 200. Las porciones frangibles 250 están diseñadas y dispuestas para romperse, quebrarse, desgarrarse de una manera que conecta cada uno de los extremos radialmente hacia fuera de las hendiduras centrales 226 con una de las cuatro hendiduras mayores 230 para permitir que la válvula 200 se mueva a una posición abierta cuando la válvula 200 está sujeta a una fuerza o presión predeterminada.

Como se muestra mejor en la FIG. 17A, las porciones frangibles 250 de la segunda realización ilustrada de la válvula 200 difieren en la configuración de las porciones frangibles 150 de la primera realización ilustrada de la válvula 100. Mientras las porciones frangibles 150 de la primera realización ilustrada de la válvula 100 tienen un grosor significativamente reducido cuando se compara con porciones adyacentes de la cabeza de válvula 125, las porciones frangibles 250 de la segunda realización ilustrada de la válvula 200 tienen un grosor que es sustancialmente el mismo cuando se compara con porciones adyacentes de la cabeza de válvula 225.

Todavía haciendo referencia a la FIG. 17A, cada porción frangible 250 de la válvula 200 define un grosor mínimo T4 entre los primer y segundo lados 214, 216, en una dirección generalmente paralela al eje central 99. El grosor mínimo T4 de cada porción frangible 250 es aproximadamente igual al grosor mínimo de la porción de cabeza de válvula 225 en el centro de la porción de cabeza de válvula 225. En una configuración actualmente preferida, el grosor T4 de la porción frangible 250 es de aproximadamente 1,7 milímetros.

Cada porción frangible 250 tiene una longitud L4 en la dirección radial entre una de las dos hendiduras centrales 226 y una de las cuatro hendiduras mayores 230. En la segunda realización ilustrada de la válvula 200, la longitud L4 de cada porción frangible 250 es de aproximadamente 0,76 milímetros. La longitud L4 de cada porción frangible 250 puede seleccionarse dependiendo de la aplicación de la válvula 200, tales como (i) las presiones que se espera que experimente la porción de cabeza de válvula 225 durante envío, manejo, calentamiento o (ii) las capacidades de dimensionamiento y de fuerza de la sonda 102.

Se entenderá que, debido al grosor mínimo aumentado T4 de cada porción frangible 250 de la segunda realización de la válvula 200, cuando se compara con el grosor Ti de cada porción frangible 150 de la primera realización de la válvula 100, la longitud L4 de cada porción frangible 250 puede reducirse significativamente (bien por debajo de 0,76 milímetros), con el fin de reducir la fuerza de apertura o diferencial de presión requerido para abrir inicialmente la válvula 200. En algunas aplicaciones, la longitud L4 de cada porción frangible 250 puede aproximarse a cero, dejando solo una delgada tira vertical de material entre las hendiduras centrales 226 y las hendiduras mayores 230.

La segunda realización ilustrada de la válvula 200 está formada preferentemente a partir de un material que está moldeado por inyección como una capa unitaria de material, por lo que las hendiduras 226, 230, 240 se cortan o estampan posteriormente en la porción de cabeza 225 por técnicas especiales o convencionales adecuadas. Las porciones frangibles 250 se forman cortando completamente a través del grosor de la porción de cabeza de válvula 225 para formar hendiduras 226 y 230 separadas a una longitud especificada L4. Como alternativa, la válvula 200 se puede moldear para definir las hendiduras 226, 230, 236, las porciones frangibles 250.

Los inventores han encontrado que proporcionar una válvula 200 con la porción frangible 250 que se extiende entre hendiduras separadas en la válvula 200 puede mejorar las características de transportabilidad y/o almacenamiento de un recipiente u otro sistema en el que está instalada la válvula 200. En particular, la válvula mejorada 200 puede eliminar o al menos reducir o minimizar, eventos de apertura de válvula prematura, no deseables potenciales u otros eventos de fugas de entrada o salida durante transporte, almacenamiento, calentamiento, sobrepresurización del recipiente o sistema de sustancia fluida en el que está instalada la válvula 200.

Los inventores han encontrado que proporcionar una válvula 200 con una porción frangible 250 que tiene un grosor mínimo T4 aproximadamente igual al grosor mínimo de la porción de cabeza de válvula 225 puede fabricarse de manera más fácil o rentable que otras realizaciones de las válvulas inventivas, tal como la primera realización ilustrada de la válvula 100 descrita anteriormente.

En un aspecto amplio de la invención, las válvulas inventivas solo necesitan tener dos hendiduras de cualquier forma o longitud, separadas por una sola porción frangible de cualquier forma, grosor o longitud, con el fin de restringir inicialmente la apertura de válvula hasta que esté sujeta a un diferencial de presión o fuerza de apertura predeterminado.

En otro aspecto amplio de la invención, las válvulas inventivas solo necesitan tener una hendidura de cualquier forma o longitud, que termina en una sola región frangible de cualquier forma, grosor o longitud, con el fin de restringir inicialmente la apertura de válvula hasta que esté sujeta a un diferencial de presión o fuerza de apertura predeterminado.

En la FIG. 19 se ilustra una tercera realización de una válvula 300 de acuerdo con la presente invención. Como se expondrá en detalle a continuación, la tercera realización ilustrada de la válvula 300 funciona, generalmente, de la misma manera que la primera realización ilustrada de la válvula 100, por que hay porciones de la válvula 300 que están diseñadas para restringir inicialmente la apertura de válvula 300 por debajo de una fuerza o diferencial de presión predeterminado que actúa sobre o a través de la válvula 300.

Con referencia a la FIG. 19, a diferencia de la primera realización ilustrada de la válvula 100, que está formada a partir de un material que es una sola sustancia que define una capa unitaria de la sustancia, la tercera realización ilustrada de la válvula 300 está formada a partir de un material 310 que está definido por múltiples capas de diferentes sustancias, una primera capa 320 de una primera sustancia y una segunda capa 330 de una segunda sustancia. Las hendiduras autosellantes 340 se extienden a través de ambas capas 320 y 330 de la válvula 300 para formar un orificio normalmente cerrado definido por porciones que se pueden abrir de la válvula a lo largo de las hendiduras 340. Las porciones que se pueden abrir del orificio están inicialmente restringidas de abrirse por una o más porciones frangibles 350 que funcionan de la misma manera que las porciones frangibles 150, 250 expuestas anteriormente con respecto a las primera y segunda realizaciones de la válvula 100 y 200, respectivamente. Se apreciará que, en algunas aplicaciones, se pueden usar más de dos capas de sustancias diferentes. Las sustancias que constituyen las capas 320 y 330 pueden ser las mismas que las sustancias expuestas anteriormente con respecto a la válvula 100. Se pueden usar otras sustancias adecuadas dependiendo de la aplicación.

Se apreciará que, mientras que se han establecido, en el presente documento, varias teorías y explicaciones con respecto a cómo las configuraciones y disposiciones de componentes pueden afectar a la operación de las válvulas inventivas, no hay intención de estar delimitado por tales teorías y explicaciones. Además, se pretende que todas las estructuras que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no se excluyan, de otro modo, del alcance de las reivindicaciones simplemente porque la operación de tales válvulas puede no justificarse por las explicaciones y teorías presentadas, en el presente documento.

Varias modificaciones y alteraciones a esta invención serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Unas realizaciones y ejemplos ilustrativos se proporcionan solo como ejemplos y no pretenden limitar el alcance de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una válvula (100, 200, 300) para permitir una comunicación selectiva a su través, comprendiendo dicha válvula (100, 200, 300):

un material que tiene

I. una primera superficie lateral (114, 214) y una segunda superficie lateral (116, 216) que definen entre sí un grosor de dicho material;

II. al menos dos hendiduras autosellantes (126, 130, 226, 230) que se extienden cada una a través de dicho grosor de dicho material a partir de dicha primera superficie lateral (114, 214) a dicha segunda superficie lateral (116, 216);

III. al menos una porción frangible (150, 250) que se extiende lateralmente entre dichas al menos dos hendiduras (126, 130, 226, 230) durante al menos parte de dicho grosor de dicho material; y

IV. porciones enfrentadas que se pueden abrir a lo largo de dichas al menos dos hendiduras (126, 130, 226, 230) para definir un orificio normalmente cerrado para minimizar una comunicación a través de dicha válvula (100, 200, 300) y en donde dicha al menos una porción frangible (150, 250) limita que dichas porciones que se pueden abrir se alejen una de la otra en una condición abierta para establecer una comunicación a través de dicha válvula (100, 200); y en donde dicha válvula (100, 200, 300) está caracterizada por que una de dichas al menos dos hendiduras autosellantes (126, 130, 226, 230) es una hendidura central (126, 226) y la otra de dichas al menos dos hendiduras autosellantes (126, 130, 226, 230) es una hendidura mayor que se extiende radialmente (130, 230) que está separada a partir de dicha hendidura central (126, 226) por dicha al menos una porción frangible (150, 250).

2. La válvula (100, 200) de la reivindicación 1, en donde dicho material es una composición de una sola sustancia que define una capa unitaria de dicha sustancia o en donde dicho material está definido por dos o más capas de sustancias diferentes.

3. La válvula (100, 200, 300) de las reivindicaciones 1 o 2, en donde dicho material define

I. una porción de cabeza, flexible (125, 225) a través de la que se extienden al menos dos hendiduras (126, 130, 226, 230);

II. una porción de fijación periférica anular (120, 220), separada lateralmente de dicha porción de cabeza (125, 225); y

III. una porción intermedia, flexible y anular (124, 222) que se extiende lateralmente a partir de dicha porción de cabeza (125, 225) a dicha porción de fijación periférica (120, 220).

4. La válvula (100, 300) de la reivindicación 3, en donde dicha porción de cabeza (125) tiene un grosor de cabeza mínimo (T2) en una región central de la misma, dicha al menos una porción frangible (150) define un grosor de porción frangible (T1) y dicho grosor de cabeza mínimo (T2) es al menos cuatro veces mayor que dicho grosor de porción frangible (T1),

o en donde

dicha al menos una porción frangible (250) define un grosor de porción frangible (T4) que es sustancialmente igual a un grosor de cabeza mínimo de dicha porción de cabeza (225) en una región central de la misma.

5. La válvula (100, 200) de una de las reivindicaciones 3 a 4, en donde dicha porción de cabeza (125, 225) es sustancialmente más gruesa que dicha porción intermedia (124, 222),

y/o

en donde una parte de dicha primera superficie lateral (114, 214) de dicha porción de cabeza (125, 225) es sustancialmente convexa y una parte de dicha segunda superficie lateral (116, 216) de dicha porción de cabeza (125, 225) es sustancialmente cóncava.

6. La válvula (100, 300) de una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha al menos una porción frangible (150) define un grosor de porción frangible (T1) que es inferior a aproximadamente 0,5 milímetros.

7. La válvula (100, 200, 300) de una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicha al menos una porción frangible (150, 250) define una longitud de porción frangible (L1, L4) que está entre aproximadamente 0,5 milímetros y 1,0 milímetros.

8. La válvula (100, 200, 300) de una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde dichas al menos dos hendiduras (126, 130, 226, 230) y dicha al menos una porción frangible (150, 250) están definidas por al menos un corte en dicho material,

y/o

en donde dicha primera superficie lateral (114, 214) es sustancialmente convexa y dicha al menos una porción frangible (150, 250) se extiende lateralmente a lo largo de dicha primera superficie lateral (114, 214).

9. La válvula (100, 200, 300) de una de las reivindicaciones 1 a 8 conjuntamente en combinación con un artículo de acoplamiento (102), en donde un movimiento de dicho artículo (102) en relación con dicho material mientras que dicho artículo (102) está en acoplamiento con dicho material rompe dicha al menos una porción frangible (150, 250) para fusionar dichas al menos dos hendiduras autosellantes (126, 130, 226, 230) permitiendo que dichas porciones que se pueden abrir se alejen una de la otra en dicha configuración abierta.

10. La válvula (100, 200, 300) de la reivindicación 1, en donde dicha hendidura mayor (130, 230) define un extremo radialmente hacia fuera a partir del cual un par de hendiduras menores de intersección (140, 240) se extienden lateralmente hacia fuera.

11. La válvula (100, 200, 300) de la reivindicación 10, en donde cada una de dichas hendiduras menores (140, 240) define un extremo lateralmente hacia fuera que termina en una región exterior frangible (160, 260), dicha porción de cabeza (125, 225) tiene un grosor de cabeza mínimo (T2) en una región central de la misma, dicha región exterior frangible (160, 260) define un grosor de región frangible (T3) y dicho grosor de cabeza mínimo (T2) es al menos cuatro veces mayor que dicho grosor de región frangible (T3),

o en donde

cada una de dichas hendiduras menores (140, 240) define una longitud de hendidura menor (L2) y define, además, un extremo lateralmente hacia fuera que termina en una región exterior frangible (160, 260), dicha región exterior frangible (160, 260) define una longitud frangible (L3) y dicha longitud frangible (L3) es al menos dos veces tan larga como dicha longitud de hendidura menor (L2), en donde preferentemente dicha primera superficie lateral (114) es sustancialmente convexa y cada una de dichas regiones exteriores frangibles (160) se extiende a lo largo de dicha primera superficie lateral (114).

12. La válvula (100, 200, 300) de una de las reivindicaciones 1 a 11, en donde dicho orificio cerrado de dichas porciones enfrentadas que se pueden abrir está configurado para permanecer sustancialmente cerrado cuando dicha primera superficie lateral (114, 214) y dicha segunda superficie lateral (116, 216) están sujetas a cualquier diferencial de presión por debajo de aproximadamente 15.000 Pascales.

13. La válvula (100, 200, 300) de una de las reivindicaciones 1 a 12, en donde dicha al menos una porción frangible (150, 250) está configurada para romperse cuando una de dicha primera superficie lateral (114, 214) y dicha segunda superficie lateral (116, 216) está sujeta a una fuerza inferior a aproximadamente 70 Newtons.