Регулятор потока и включающее его выдачное устройство
Регулятор потока предназначен для взаимодействия с корпусом для выпуска текучего продукта через выпускное отверстие и впуска текучего вещества (воздуха) из окружающей среды внутрь через вентиляционный канал. Регулятор включает неподвижный прикрепляющий участок, который продолжается вокруг зоны выпуска, отклоняемый герметизирующий фланец, который продолжается латерально от и вокруг прикрепляющего участка, образует уплотнительную поверхность, обращенную в направлении от внутреннего пространства корпуса, и может упруго смещаться для герметизирующего контакта с частью корпуса для предотвращения впуска через вентиляционный канал корпуса. Регулятор содержит гибкий открываемый давлением самогерметизирующийся клапан щелевого типа, который соединен с неподвижным прикрепляющим участком и расположен поперек зоны выпуска неподвижного прикрепляющего участка, и в исходном состоянии закрыт для предотвращения выпуска текучего продукта, и может открываться в ответ на перепад давлений для выпуска текучего продукта через клапан, в то время как герметизирующий фланец может смещаться перепадом давления к внутреннему пространству корпуса. Регулятор обеспечивает улучшенное управление процессом выдачи продукта. 6 з.п. ф-лы, 14 ил.
Это изобретение относится к выдачным системам для выдачи текучего продукта из средства хранения, которое может включать контейнер или другие источники текучего продукта и возможно насос. Изобретение, в частности, пригодно для включения в выдачную систему, содержащую насос, и особенно пригодно для включения в выдачное укупорочное устройство, используемое в сжимаемом контейнере, не содержащем насоса.
Множество выдачных систем были созданы для выдачи жидких продуктов, таких как фармацевтические жидкости, напитки и продукты индивидуального ухода, такие как мыло, из выдачной системы. Такие выдачные системы (которые могут включать и контейнер) обычно имеют сторону выпуска, включающую торцевое выдачное устройство, которое может быть единой частью выдачной системы или отдельной крышкой, съемной или постоянно установленной на контейнер или другую выдачную систему.
Один тип традиционного торцевого выдачного устройства, используемого с контейнером, имеет регулятор потока в форме гибкого, открываемого давлением, самогерметизирующегося, выдачного клапана щелевого типа, установленного в торцевом устройстве над крышкой контейнера. Термин «открываемый давлением», относится к клапанам, которые открываются при достаточном перепаде давления, приложенного к клапану (в том числе увеличением давления с одной стороны и/или уменьшением давления с другой стороны). Такой клапан обычно используют в контейнере, имеющем гибкую, но упругую стенку или стенки. Когда контейнер сжимается, давление внутри него возрастает. Это вызывает открытие щели или щелей клапана и текучий продукт из контейнера выпускается через открытый клапан. Обычно клапан автоматически закрывается, перекрывая вытекание жидкости при снижении давления, даже если контейнер переворачивается и закрытый клапан подвергается воздействию веса содержимого внутри контейнера. Конструкции таких клапанов описаны в патентах США 5271531, и 4931775.
Обычно, когда для присоединения к контейнеру используют отдельное выдачное укупорочное устройство, в его состав входит корпус, установленный на контейнер для того, чтобы держать клапан над отверстием контейнера. Чтобы корпус укупорочного устройства закрывал клапан во время транспортировки или когда контейнер не используется по другой причине, можно выполнить крышку. См, например, Фиг.31-34 патента США 5271531. Такая крышка может предотвращать утечку из клапана в определенных условиях. Крышка также может удерживать пыль и грязь от попадания в клапан и/или предохранять клапан от повреждения.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что было бы полезно создать новый тип регулятора потока для использования в выдачном устройстве или использовать его как часть выдачного или укупорочного устройства для предоставления определенных удобств пользователю. Было бы особенно полезно предоставить такой усовершенствованный регулятор потока с возможностью выдачи текучего продукта одновременно с замещением его другим текучим веществом (например, окружающим воздухом) в контейнере или другой выдачной системе так, чтобы уменьшить или ограничить прерывание выпускаемого потока текучего продукта.
Предпочтительно, чтобы такой усовершенствованный регулятор потока мог обеспечивать герметизацию продукта от окружающей среды (например, атмосферы), когда регулятор потока закрыт, для защиты текучего продукта от загрязнения и/или дегидратации.
Кроме того, было бы полезно, если такой усовершенствованный регулятор потока мог действовать как часть укупорочной или другой выдачной конструкции, не требующей обязательного применения крышки.
Также было бы желательно предоставить регулятор потока, который мог быть включен в выдачное устройство упаковки, например, состоящей из контейнера, продукта в контейнере и торцевого выдачного устройства на контейнере. Причем этот регулятор потока позволял бы пользователю перевернуть упаковку без утечки продукта до его выдачи, обеспечивая таким образом пользователю улучшенное управление процессом выдачи продукта.
Также было бы желательно, если бы такой усовершенствованный регулятор потока мог легко удерживаться в укупорочном устройстве и дополнительно мог служить вспомогательной крышкой и/или хрупкой крышкой, или отрывной лентой для индикации вскрытия.
Усовершенствованный регулятор потока также должен иметь конструкцию, позволяющую включение этого регулятора за одно целое или в качестве дополнения в контейнер или любую другую выдачную систему, а также конструкцию, при которой отдельное выдачное или укупорочное устройство устанавливают на контейнер или на другую выдачную систему съемным или несъемным способом.
Предпочтительно также, чтобы такой усовершенствованный регулятор потока, отдельно или как часть выдачного устройства, мог быть легко изготовлен из различных материалов.
Кроме того, было бы желательно, если такой усовершенствованный регулятор потока и связанное с ним торцевое выдачное устройство, включающее этот регулятор, могло бы предоставить конструкцию, которая будет удовлетворять экономичным, высококачественным, высокообъемным производственным технологиям с пониженным процентом брака.
Предпочтительно также, чтобы конструкция усовершенствованного регулятора потока и выдачного устройства была совместимой с современными технологиями высокоскоростного производства изделий, имеющих постоянные рабочие характеристики, с высокой надежностью.
Настоящее изобретение предоставляет усовершенствованный регулятор потока и связанное с ним выдачное устройство, которое имеет конструкцию, обеспечивающую одну или более из вышеуказанных преимуществ и признаков.
Настоящее изобретение предоставляет регулятор потока для выпуска текучего продукта из выдачной системы, в частности текучего продукта из внутренней полости контейнера, при этом обеспечивая поступление в нее другого текучего вещества, например окружающего воздуха. Предпочтительно, регулятор потока самогерметизируется после завершения выпуска текучего продукта.
Регулятор потока для оперативного взаимодействия с корпусом, например, путем установки на корпус, выполнен в виде укупорочной или другой выдачной системы, установленной внутри корпуса, для выпуска текучего вещества наружу из корпуса при одновременном поступлении другого текучего вещества (например, окружающего воздуха) из окружающей среды через вентиляционный канал внутрь корпуса. Регулятор потока включает неподвижный прикрепляющий участок, который может быть втулкой или фланцем для установки, продолжающийся вокруг зоны выпуска. Отклоняемый герметизирующий фланец продолжается латерально от и вокруг неподвижного прикрепляющего участка. Герметизирующий фланец образует уплотнительную поверхность, обращенную по существу в направлении от внутренней полости корпуса, когда регулятор потока находится в оперативном взаимодействии с корпусом. Для предотвращения выпуска текучего продукта через вентиляционный канал герметизирующий фланец выполнен с возможностью упругого смещения для герметичного контакта с частью корпуса, когда регулятор потока находится во взаимодействии с корпусом. Гибкий, открываемый давлением, самогерметизирующийся клапан щелевого типа соединен с неподвижным прикрепляющим участком и расположен поперек зоны выпуска. В исходном состоянии клапан закрыт для предотвращения выпуска текучего продукта. Когда регулятор потока находится в оперативном взаимодействии с корпусом, клапан может открываться в ответ на перепад давления, позволяя выпускать текучий продукт через клапан. В это время герметизирующий фланец может быть смещен перепадом давления в направлении к внутренней полости корпуса и от вентиляционного канала корпуса так, чтобы разрешить всасывание (например, воздуха) во время выпуска продукта.
В соответствии с другим аспектом изобретения регулятор потока, выполненный в комбинации с корпусом, образует выдачное устройство. Корпус имеет выпускное отверстие и по меньшей мере один впускной (или всасывающий) канал сбоку выше выпускного отверстия. Регулятор потока расположен поперек отверстия выпуска на корпусе так, что зона выпуска регулятора потока может взаимодействовать с отверстием выпуска на корпусе и так, что герметизирующий фланец наклоняется к корпусу сбоку во внешнюю от впускного канала или каналов сторону. Когда происходит выпуск текучего продукта из выпускного отверстия корпуса через открытый клапан, герметизирующий фланец может быть вытолкнут из его герметизирующего контакта с корпусом, если давление внутри корпуса понизится достаточно низко относительно давления внешней среды (например, окружающего воздуха), и это позволит внешнему окружающему текучему веществу (например, окружающему воздуху) поступать в корпус через герметизирующий фланец.
Многие другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего подробного описания изобретения, формулы и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В прилагаемых чертежах, образующих часть настоящего описания, одинаковые позиции служат для обозначения подобных частей во всех примерах.
Фиг.1 - вид в перспективе внешней поверхности регулятора потока по первому варианту настоящего изобретения;
Фиг.2 - вид в перспективе внутренней поверхности регулятора потока по первому варианту настоящего изобретения по Фиг.1;
Фиг.3 - вид сверху на внутреннюю поверхность регулятора потока по Фиг.1 и 2;
Фиг.4 - увеличенный вид в сечении по 4-4 на Фиг.3;
Фиг.5 - частичный вид в сечении торцевого выдачного устройства, являющегося частью системы выдачи текучего продукта, содержащего первый вариант регулятора потока по Фиг.1-4, причем регулятор потока на Фиг.5 показан в закрытом состоянии, в котором текучий продукт не выпускается через регулятор потока и в котором другое текучее вещество во внешней среде (т.е. окружающем воздухе) не поступает через регулятор потока внутрь торцевого выдачного устройства;
Фиг.6 - вид, подобный виду по Фиг.5, показывающий регулятор потока в открытом для выдачи текучего продукта (не показан) состоянии, позволяющий окружающему воздуху поступать внутрь выдачного устройства;
Фиг.7 - вид в сечении второго варианта регулятора потока по изобретению;
Фиг.8 - вид в сечении третьего варианта регулятора потока по изобретению;
Фиг.9 - вид в сечении четвертого варианта регулятора потока по изобретению;
Фиг.10 - вид в перспективе внешней стороны выдачного укупорочного средства с четвертым вариантом регулятора потока по Фиг.9;
Фиг.11 - вид сверху на внешнюю сторону выдачного укупорочного средства по Фиг.10;
Фиг.12 - сильно увеличенный вид в сечении в общем по 12-12 на Фиг.11, показывающий регулятор потока в нормально закрытом состоянии;
Фиг.13 - вид в перспективе обращенной внутрь поверхности фиксирующего кольца, которое устанавливается в выдачное укупорочное устройство, показанный на Фиг.10-12; и
Фиг.14 - вид, подобный Фиг.12, но Фиг.14 показывает регулятор потока в открытом для выдачи текучего продукта (не показан) состоянии, в котором внутрь контейнера может поступать другое текучее вещество (например, окружающий воздух).
Хотя настоящее изобретение допускает множество различных форм, описание и прилагаемые чертежи раскрывают только некоторые определенные варианты выполнения изобретения, не предназначенные для ограничения объема изобретения, определенного прилагаемой формулой.
Для облегчения описания различные варианты компонентов изобретения описаны в определенных ориентациях. Однако понятно, что компоненты изобретения могут производиться, храниться, использоваться и продаваться в ориентациях, отличающихся от тех, что описаны здесь.
Регулятор потока и содержащее его выдачное устройство по изобретению пригодны для использования с множеством традиционных или специальных систем выдачи текучего продукта (включая контейнеры), имеющие различные конструкции, детали которых, несмотря на то, что не показаны и не описаны здесь, очевидны для специалистов в данной области.
Ссылаясь на показанные варианты изобретения, описанные здесь, контейнер или другая выдачная система, по существу, не является его частью и поэтому не должен ограничивать объем настоящего изобретения. Специалисту также будет понятно, что новые и неочевидные изобретательские аспекты воплощены в описанном примерном регуляторе потока в отдельности, а также в его комбинации с описанным примером выдачного устройства, включающего такие регуляторы потока.
Первый вариант регулятора потока 20 по изобретению показан на Фиг.1-4. На Фиг.5-6 показан регулятор потока 20, установленный на корпус 22, образующий первый вариант выдачного устройства 24 по изобретению. Этот вариант позволяет выпускать текучий продукт (не показан) и в то же время впускать окружающий воздух (или другое текучее вещество из окружающей внешней среды) в выдачное устройство 24, как подробно описано далее.
В предпочтительном в настоящий момент первом варианте, показанном на Фиг.1-4, регулятор потока 20 выполнен в виде одной детали из подходящего гибкого упругого материала. Регулятор потока 20 предпочтительно отформован из эластомера, такого как синтетический термоусаживаемый полимер, включающий силиконовый полимер, такой как силикон фирмы Dow Corning Corp. США, марки DC 94-595HC. Однако регулятор потока 20 может быть отформован и из других термоусадочных материалов или других эластомерных материалов, или из термопластических полимеров или термопластических эластомеров, включая и те, что получены из таких веществ, как пропилен, этилен, уретан и стирол, включая их галогенизированные аналоги.
Первый вариант выдачного устройства 24 по изобретению в форме выдачного укупорочного устройства показан на Фиг.5 и 6 и здесь и далее иногда называется просто «устройство 24». Оно выполнено в виде отдельного узла или сборки для установки на выдачную систему или источник текучего продукта, подлежащего выдаче. Такой выдачной системой может быть контейнер (не показан). На Фиг.5 и 6 устройство 24 показано в такой ориентации, которую устройство 24 принимает на контейнере, перевернутом для выпуска текучего продукта вниз. В некоторых случаях желательно выполнить устройство 24 за одно целое с контейнером или в виде его продолжения, так что это устройство образует торцевое выдачное устройство контейнера.
Обычно контейнер (не показан) имеет традиционную горловину, обеспечивающую доступ к внутренней полости контейнера и текучему продукту, находящемуся в нем. Продукт может быть жидкостью или текучим продуктом, таким как жидкое мыло для рук, горчица или кетчуп и т.д. Продукт может быть любым другим текучим продуктом, включая, без ограничения этим, пудры, сливки, жидкие кремы для тела, суспензии и т.д. Такие продукты могут быть, например, пищевыми продуктами, предметами индивидуального ухода, или бытовыми, или промышленными продуктами, или другими продуктами (например, для внутреннего или наружного применения для людей и животных, или для применения в медицине, коммерции или домашнем хозяйстве, строительстве, сельском хозяйстве и т.д.).
Контейнер (не показан) обычно имеет горловину или другое подходящее средство, образующее выливное отверстие контейнера. Горловина может иметь (но не обязательно) круглое поперечное сечение, тогда как корпус контейнера может иметь поперечное сечение другой формы, например овальное. С другой стороны, форма контейнера может быть в основном одинаковой по всей его длине или высоте, без какой-либо горловины, или участка с уменьшенным поперечным сечением.
Контейнер может быть сжимаемым контейнером с упругой стенкой или стенками, так чтобы он мог сжиматься пользователем для увеличения внутреннего давления внутри контейнера для выдачи продукта из контейнера через устройство 24 (или другое выдачное устройство), когда устройство 24 открыто. Такая стенка контейнера обычно имеет достаточную упругость так, что когда усилие сжатия прекращается, стенка контейнера стремится возвратиться в исходную ненапряженную конфигурацию и стремится втянуть окружающее текучее вещество (которое может быть газом, таким как воздух, или может быть другим текучим веществом из окружающей среды) в контейнер через выдачное устройство в соответствии с тем, находится ли выдачное устройство в открытом состоянии или в состоянии впуска. Такая сжимаемая конструкция является предпочтительной во многих применениях, но может и не быть обязательной или предпочтительной в других применениях. Например, контейнер может быть по существу жестким. В таком жестком контейнере может быть обеспечен поршень для выдачи продукта, особенно относительно вязкого продукта. С другой стороны, жесткий контейнер в перевернутом состянии может обеспечивать выдачу продукта под действием силы тяжести и/или под действием пониженного относительно окружающей среды давления в контейнере, например, созданного всасывающим усилием, прилагаемым к открытому устройству 24 пользователем или насосом (не показан), соединенным с выпускным концом (носиком) устройства 24.
Выдачное устройство 24 не требуется выполнять так, чтобы оно могло полностью отделяться от контейнера. Наоборот, сам контейнер может быть выполнен с торцевым выдачным устройством, которое включает корпус 22 как часть выполненного за одно целое контейнера. В таком варианте корпус 22 должен обеспечивать сообщение с внутренней полостью контейнера. В таком варианте конструкции контейнер может иметь дно (т.е. торец, противоположный выдачному торцу, в котором расположено выдачное устройство 24), которое является исходно открытым для заполнения перевернутого контейнера текучим продуктом, подлежащим выдаче. После заполнения перевернутого контейнера продуктом через открытое дно контейнера этот торец закрывается подходящим образом, например отдельным дном выдачного устройства, которое можно присоединить к основанию корпуса контейнера резьбовым или защелкивающимся соединением, клеем, термосваркой и т.п. В качестве варианта, открытые участки дна контейнера могут быть герметизированы посредством их деформации (например, соответствующим процессом, прикладывающим тепло и давление, если дно контейнера выполнено из термопластичного материала или других материалов, которые допускают использование такого процесса).
Корпус 22 выдачного устройства может иметь юбку 28 (Фиг.5 и 6) с традиционной внутренней резьбой (не показано) для соединения с резьбой сопрягаемого контейнера (не показано), прикрепляя корпус 22 выдачного устройства к контейнеру (не показано). Корпус 22 выдачного устройства и контейнер также могут соединяться разъемным соединением, например защелкивающимся разъемом с буртиком и канавкой (не показано) или другими средствами. В качестве варианта, корпус 22 выдачного устройства может быть постоянно прикреплен к контейнеру посредством индукционной сварки, ультразвуковой сварки, склеиванием и т. п., в зависимости от материала, используемого для изготовления контейнера и корпуса 22 выдачного устройства. Внутри корпус 22 может содержать специальные или традиционные герметизирующие средства, обеспечивающие улучшенную герметизацию между корпусом 22 выдачного устройства и контейнером.
Показанный на чертежах первый предпочтительный вариант корпуса 22 выдачного устройства образует продолжающуюся радиально внутрь площадку 30 (Фиг.5 и 6). Площадка 30 образует центральное выдачное отверстие 32. Кольцевая часть площадки 30 вокруг отверстия 32 продолжается аксиально внутрь, образуя кольцевую стенку 34. Кольцевая стена 34 образует один или более вентиляционных каналов 36, продолжающихся от внешней поверхности площадки 30 к внутренней полости корпуса 22 выдачного устройства. На аксиально внутреннем торце кольцевой стены 34 выполнен выступающий радиально внутрь кольцевой фланец 38, на котором установлен весь регулятор потока 20.
В варианте, показанном на Фиг.5 и 6, видны два канала 36, каждый из которых является по существу цилиндрическим отверстием. В обычном, предпочтительном, варианте изобретения в кольцевой стене 34 образовано три или более каналов 36, равномерно распределенных по окружности.
В некоторых применениях было бы желательно обеспечить встроенный насос (не показан), взаимодействующий с выливным отверстием 32 корпуса выдачного устройства, который будет создавать пониженное давление в выливном отверстии 32. Взаимодействие такого встроенного насоса с выливным отверстием 32 корпуса не будет пересекаться с расположенными снаружи вентиляционными каналами 36, которые будут оставаться свободными и беспрепятственно связываться с внешней окружающей средой, смежной с внешней поверхностью площадки 30 корпуса.
Как можно видеть на Фиг.4, регулятор потока 20 имеет центральный неподвижный прикрепляющий участок, который в предпочтительном варианте выполнен в виде по существу кольцевым 44, который продолжается вокруг зоны выпуска или выливного канала 46 или образует его (Фиг.4). Втулка 44 имеет радиальный продолжающийся наружу удерживающий фланец 50 (на внешнем торце втулки 44) и имеет радиальный продолжающийся наружу герметизирующий фланец 54 в форме зонтика (на внутреннем торце втулки 44). Наружный торцевой удерживающий фланец 50 взаимодействует с внутренней радиальной частью герметизирующего фланца 54, образуя кольцевую установочную канавку 60, в которую вставляется установочный фланец 38 корпуса выдачного устройства, как показано на Фиг.5 и 6.
Для облегчения установки регулятора потока 20 на установочный фланец 38 корпуса на удаленной части наружного фиксирующего фланца 50 имеется поверхность 64, выполненная изогнутой или в форме усеченного конуса (Фиг.4). Если регулятор потока 20 отформован из гибкого упругого материала, такого как силикон, то при установке регулятора потока 20 на установочный фланец 38 корпуса фиксирующий фланец 50 и смежная часть втулки 44 будут деформироваться. Это необходимо для того, чтобы позволить фиксирующему фланцу 50 пройти через отверстие, образованное фиксирующим установочным фланцем 38 корпуса.
Когда регулятор потока 20 установлен правильно на установочный фланец 38 корпуса, как показано на Фиг.5, часть внешнего торца герметизирующего фланца регулятора потока 54 изгибается или слегка деформируется (вверх, как видно из Фиг.5), изменяя свою нормальную, в состоянии отливки, форму (Фиг.4), а периферийная часть герметизирующего фланца 54 находится в герметизирующем контакте с кольцевой стенкой 34 корпуса по радиусу снаружи вентиляционных каналов 36. Герметизирующий контакт герметизирующего фланца 54 регулятора потока с кольцевой стенкой 34 корпуса - это кольцевая зона контакта. Контакт происходит между внутренней, плоской, торцевой поверхностью кольцевой стенки 34 корпуса и узкой частью кольцевой поверхности 68 (Фиг.4 и 6) на герметизирующем фланце 54 регулятора потока. В рассматриваемом предпочтительном варианте, поверхность 68 включает плоскую зону. Однако поверхность 68 может иметь и другую подходящую конфигурацию. Форма герметизирующего фланца 54 регулятора потока и упругие свойства материала, из которого выполнен регулятор потока 20, являются результатом того, что герметизирующий фланец 54 в исходном состоянии смещен к кольцевой стенке 34 корпуса и находится с ней в герметизирующем контакте так, что препятствует поступлению окружающего воздуха (или любого другого текучего вещества из окружающей среды) через регулятор потока 20 внутрь корпуса 22.
Центральная зона регулятора потока 20 включает гибкий, открываемый давлением, самогерметизирующийся, герметизирующий клапан 70 щелевого типа (Фиг.2 и 4), который в предпочтительном варианте отформован за одно целое с регулятором потока 20. Клапан 70 имеет внутреннюю сторону, по существу обращенную к корпусу 22, и имеет наружную сторону, по существу обращенную наружу от корпуса 22. Внутренняя сторона клапана 70 приспособлена для контактирования с текучим продуктом, а наружная сторона клапана 70 выступает в окружающую наружную среду или во встроенный насос (не показан).
Выполнение клапана 70 и его функции в основном подобны выполнению и функциям клапана, обозначенного (3d) в патенте США 5409144. Описание этого патента включено в данное описание путем ссылки в той степени, насколько оно согласуется с настоящим изобретением.
Как показано на Фиг.4, клапан 70 включает головку 74 или головную часть, которая является гибкой и имеет вогнутую наружу форму (как видно с наружной стороны клапана 70, когда он установлен на корпус 22 (Фиг.5)). Головка 74 образует по меньшей мере одну, предпочтительно две выдачные щели 76, продолжающиеся через головку 74, образуя закрытое в исходном состоянии самогерметизирующееся сопло. Предпочтительная форма клапана 70 имеет две взаимно перпендикулярные пересекающиеся щели 76 одинаковой длины.
Как показано на Фиг.4, внутренняя сторона головки 74 клапана включает круглую центральную плоскую поверхность 84 и периферическую изогнутую поверхность 86 вокруг центральной плоской поверхности 84. Щели 76 продолжаются латерально от центральной плоской поверхности 84 головки клапана в периферийную изогнутую поверхность 86 головки клапана. Пересекающиеся щели 76 образуют четыре, по существу в виде секторов, створки 77 или лепестки (Фиг.2) в головке 74. Створки 77 открываются наружу (Фиг.6) из точки пересечения щелей 76 в ответ на увеличение перепада давления до величины, достаточной для их открытия, как описано в вышеупомянутом патенте США 5409144.
Клапан 70 включает тонкую юбку 80 (Фиг.4), которая продолжается аксиально и радиально наружу от головки 74 клапана. Наружный торцевой участок юбки 80 соединен за одно целое с втулкой 44 регулятора потока.
Когда клапан 70 соответствующим образом установлен на корпусе 22 с головкой 74 клапана в закрытом состоянии, (Фиг.5 и 6), клапан 70 расположен глубже относительно внешнего удерживающего фланца 50. Однако, когда достаточно большой перепад давления смещает головку 74 из ее углубленного положения наружу, головка 74 открывается, как показано на Фиг.6. Конкретнее, когда давление на внутреннюю сторону клапана 70 превышает давление окружающей среды на заданное значение, головка 74 клапана смещается наружу из углубленного или втянутого состояния в выступающее или открытое состояние, показанное на Фиг.6.
В процессе открытия клапана головка 74 сначала смещается наружу, оставаясь в своей по существу вогнутой, закрытой форме. Начальное смещение наружу вогнутой головки 74 воспринимается тонкой гибкой юбкой 80. Юбка 80 смещается из своего углубленного положения покоя в положение под давлением, в котором юбка 80 выступает наружу к открытому торцу корпуса 22. Однако клапан 70 не открывается (т.е., щели 76 еще не открыты) до тех пор, пока головка 74 клапана не пройдет почти весь путь к полностью выдвинутой позиции (Фиг.6). В самом деле, когда головка 74 клапана смещается наружу, на нее воздействует направленная радиально внутрь сила сжатия, которая сопротивляется открытию щелей 76. Далее, головка клапана 76 по существу сохраняет свою изогнутую форму, когда перемещается вперед и даже после того, как юбка 80[1] достигает полностью выдвинутой позиции. Однако, когда внутреннее давление становится достаточно большим по сравнению с внешним давлением, щели 76 в выдвинутой головке 74 клапана открываются, выпуская текучий продукт.
В соответствии с одним режимом работы, для которого регулятор потока 20 особенно пригоден, пониженное давление создается на отверстии 32 (Фиг.5) корпуса выдачного устройства снаружи регулятора потока 20. В одном варианте изобретения такое пониженное давление создается встроенным насосом (не показано), соединенным с отверстием 32 корпуса (но не соединенного с радиальными внешними вентиляционными каналами 36). Когда такой встроенный насос (не показан) прикладывает пониженное давление, то давление на внешнюю сторону головки 74 клапана снижается по сравнению с другой стороной головки 74 клапана внутри корпуса 22, соединенной с контейнером с текучим продуктом. Когда полученный перепад давлений будет достаточно большим, он заставит головку 74 клапана открыться, как показано на Фиг.6 (и как подробно объяснено выше). В других вариантах на внешнюю сторону корпуса 22 может быть установлен носик, герметично соединенный с отверстием 32 корпуса и приспособленный для введения в рот пользователя. Когда пользователь прикладывает к такому носику достаточное всасывающее усилие, головка 74 клапана открывается, как показано на Фиг.6.
Когда головка 74 клапана открывается, текучий продукт выпускается через клапан 70, и это снижает давление внутри корпуса 22 (и присоединенного к нему контейнера), по мере того как текучий продукт покидает внутренний объем контейнера и корпуса 22. Поток текучего продукта, вытекающий через клапан 70, может быть прерван или остановлен низким давлением, образовавшимся в корпусе 22. Однако, когда внутреннее давление становится значительно ниже давления окружающей среды, внешнее текучее вещество (например, окружающий атмосферный воздух) будет втекать через вентиляционные каналы 36, расположенные против герметизирующего фланца 54 регулятора потока, и преодолеет смещение фланца 54 к торцу кольцевой стенки 34 корпуса. Фланец 54 будет смещаться наружу перепадом давления в положение, показанное на Фиг.6 и внешнее текучее вещество (например, окружающий воздух) сможет поступать через вентиляционные каналы 36 внутрь корпуса 22 и затем внутрь контейнера (не показан). Это позволит поступающему окружающему текучему веществу (например, воздуху) заполнить внутренний объем, освобожденный выданным текучим продуктом. Это втягивание воздуха может происходить во время выпуска текучего продукта, хотя текучий продукт может выпускаться в течение более длительного времени, чем период, в течение которого фланец 54 находится в открытой позиции, и окружающий воздух (или другой окружающий текучий продукт) может поступать в корпус 22. В результате поступления текучего вещества из окружающей среды (например, воздуха) выпуск текучего продукта происходит более постоянным выходным потоком и уменьшается вероятность временного прерывания этого потока.
Фланец 54 регулятора потока закроется, когда перепад давлений на фланце 54 не будет достаточным для того, чтобы заставить фланец 54 смещаться вверх от вентиляционных каналов 36. Когда перепад давлений на клапане 70 достаточно снизится, клапан 70 также закроется (и примет герметично закрытое состояние, показанное на Фиг.5). Закрытый в исходном состоянии клапан 70 достаточно устойчив к открытию и может выдерживать гидростатический напор или вес текучего продукта внутри корпуса 22 (и любого контейнера, соединенного с ним), пока давление окружающей среды не будет понижено на достаточную величину (например, прикладыванием пониженного давления к внешней стороне клапана 70) или пока давление не будет повышено внутри корпуса 22 (например, сжатием контейнера или другим образом для увеличения давления во внутренней полости контейнера).
Второй вариант регулятора потока по изобретению показан на Фиг.7 и обозначен в целом позицией 20А. Второй вариант регулятора потока 20А подобен первому варианту регулятора потока 20 по Фиг.1-6. Второй вариант регулятора потока 20А отличается от первого варианта в основном тем, что фланец 54А выступает слегка вверх (или внутрь к внутреннему объему корпуса, в котором установлен регулятор потока 20А) и латерально (вбок). Герметизирующий фланец 54А имеет периферийную внешнюю поверхность 68А, приспособленную прилегать плотным кольцом к части выдачного устройства или корпуса (не показан) радиально наружу от вентиляционных каналов (выполненных через такое выдачное устройство или его корпус) по существу, как герметизирующая поверхность 68 в первом варианте регулятора потока 20, описанного выше со ссылкой на Фиг.4-6.
Следует понимать то, что во втором варианте регулятора потока 20А клапан 70А расположен немного выше во выпускном канале 46А втулки. Кроме того, верхняя часть боковой стенки вокруг выпускного канала 46А наклонена латерально наружу от клапана 70А.
На Фиг.8 показан третий вариант регулятора потока 20В. Третий вариант регулятора потока 20В подобен второму варианту регулятора потока 20А, описанному выше со ссылкой на Фиг.7. Однако третий вариант регулятора потока 20В отличается от второго варианта регулятора потока 20А главным образом выполнением средств прикрепления регулятора потока 20В к окружающему корпусу (не показан). В то время как второй вариант регулятора потока 20А фиксируется на внутреннем торце установочного фланца корпуса, третий вариант регулятора потока 20В приспособлен для плотной посадки в приемном отверстии в корпусе (не показано). В этом случае регулятор потока 20В включает три вертикально разнесенных упругих кольцевых буртика 90В. Регулятор потока 20В можно протолкнуть в приемное отверстие, например, корпуса (не показан), так что при этом буртики 90В слегка деформируются, образуя плотное соединение с окружающим корпусом.
Четвертый вариант регулятора потока 20С показан на Фиг.9 и особенно подходит для включения в состав корпуса по изобретению, образуя выдачное устройство 24С, показанное на Фиг.10, 11, 12 и 14. Конкретное показанное выдачное устройство 24С особенно подходит для установки на верх выдачной системы или другого источника текучего продукта, включая систему в виде контейнера (не показано). Такой контейнер имеет признаки, описанные выше для контейнеров, которые могут быть использованы с первым вариантом выдачного устройства или с устройством 24С, показанным на Фиг.5 и 6.
Как показано на Фиг.12, выдачное устройство 24С включает корпус 22С, который имеет юбку 28С (Фиг.12), имеющую традиционную внутреннюю резьбу 29С для соединения с резьбой соответствующего контейнера (не показан), с целью прикрепления корпуса 22. Корпус 22С и контейнер могут быть также соединены разъемным и неразъемным образом с помощью других средств, таких как те, что описаны выше для первого варианта выдачного устройства 24 по Фиг.5 и 6.
Корпус 22С выдачного устройства имеет продолжающуюся радиально внутрь площадку 30С. Радиально внутренняя часть площадки 30С соединена с продолжающимся наружу носиком 31С, который образует внутренний канал или выпускное отверстие 32С. Как показано на Фиг.10, отдаленный конец носика 31С оканчивается центральным выпускным отверстием 33С и тремя, расположенными снаружи, равноразнесенными, изогнутыми выдачными отверстиями 35С. Отверстия 33С и 35С могут рассматриваться как часть выпускного отверстия 32С.
Как можно видеть на Фиг.12, площадка 30С образует продолжающуюся аксиально внутрь кольцевую стенку 34С, имеющую выступающий радиально внутрь кольцевой удерживающий фланец 38С в качестве части системы фиксации регулятора потока 20С как подробно описано ниже. Как показано на Фиг.12, внутренняя сторона площадки 30С образует выемку в форме усеченного конуса или посадочное место 39С для приема части регулятора потока 20С как подробно описано ниже.
Как можно видеть из Фиг.10, 11 и 12, радиально наружу от носика 31С имеется три вентиляционных канала 36С через площадку 30С. Вентиляционные каналы 36С равноразнесены по окружности вокруг основания носика 31С. Площадка 30С образует три обращенных наружу канала 39С (Фиг.10), каждый из которых продолжается от внешнего края вентиляционного канала 36С к периферийному краю корпуса 22С на юбке 28С.
Со ссылкой на Фиг.9, регулятор потока 20С включает неподвижный прикрепляющий участок 44С, имеющий фланец по существу в форме ласточкиного хвоста (как показано в сечении на Фиг.9). Неподвижный прикрепляющий участок или фланец 44С имеет по существу кольцевую конфигурацию и продолжается вокруг центральной выпускающей зоны, поперек которой расположен гибкий открываемый давлением самогерметизирующийся выдачной клапан 70С щелевого типа, который в предпочтительном варианте, показанном на Фиг.9, отформован за одно целое с регулятором потока 20С. Клапан 70С имеет внутреннюю сторону, обращенную по существу внутрь корпуса 22С, и наружную сторону, обращенную по существу наружу от корпуса 22С. Внутренняя сторона клапана 70С приспособлена для контакта с текучим продуктом, а внешняя сторона клапана 70С обращена во внешнюю окружающую атмосферу или атмосферу любой другой нижерасположенной системы, которая может быть соединена с носиком 31С. Клапан 70С и его функции по существу подобны выполнению и функциям клапана, обозначенного позицией (3d) в патенте США 5409144. Описание этого патента включено в данное описание путем ссылки в той степени, насколько оно согласуется с настоящим изобретением.
Как показано на фиг.9, клапан 70С включает головку или часть головки 74С, которая имеет изогнутую внешне форму (видимую со стороны наружной части клапана 70С, когда он установлен на корпусе 22С (Фиг.12)). Головка 74С клапана имеет по меньшей мере одну, а предпочтительно две выдачные щели 76С, продолжающиеся поперек головки 74С клапана, чтобы образовать закрытое в исходном состоянии самогерметизирующееся сопло. Предпочтительная форма клапана 70С имеет две взаимно перпендикулярные пересекающиеся щели 76С одинаковой длины. Пересекающиеся щели 76С образуют четыре створки или лепестка, имеющие по существу форму сектора на головке 74С. Согласно Фиг.9, внутренняя сторона головки 74С клапана включает кольцевую центральную плоскую поверхность 84С и, вокруг центральной плоской поверхности 84С, периферийную изогнутую поверхность 86С.
Клапан 70С включает тонкую юбку 80С (Фиг.9), которая продолжается аксиально и радиально наружу от головки 74С клапана. Часть внешнего торца юбки 80С соединена за одно целое с прикрепляющим участком фланца 44С регулятора потока.
Радиально наружу от неподвижного прикрепляющего участка или фланца 44С продолжается выполненный в форме зонтика герметизирующий фланец 54С (Фиг.9). Периферийный внешний край герметизирующего фланца 54С зонтичной формы образует маленький дугообразный участок 68С кольцевой поверхности для контакта и герметизирующего зацепления с внутренней поверхностью площадки 30С корпуса, когда регулятор потока 20С установлен внутри корпуса 22С, как показано на Фиг.12.
Регулятор потока 20С установлен внутри корпуса 22С посредством фиксатора 100С. Прикрепляющий участок или фланец 44С расположен на посадочной поверхности в виде усеченного конуса 39С в корпусе 22С. Фиксатор 100С установлен против внутренней стороны регулятора потока 20С для его удерживания на месте. Фиксатор 100С имеет по существу кольцевую форму, как показано на Фиг.13. Фиксатор 100С образует внутреннее центральное отверстие 102С для приема головки 74С клапана. Чтобы фиксирующий фланец 38С корпуса устанавливался с защелкиванием и надежно удерживал фиксатор 100С на месте, периферийный внешний край фиксатора 100С имеет кольцевой буртик или фланец 104С. Фиксатор 100С имеет внутреннюю радиальную часть 106С, наклоненную к внешней части выдачного устройства и образующую поверхность в виде усеченного конуса 108С (Фиг.12) для зацепления с сопрягаемой поверхностью неподвижного прикрепляющего участка или фланца 44С регулятора потока 20С. Фиксатор 100С, таким образом, надежно зажимает регулятор потока 20С на месте в корпусе 22С.
Когда регулятор потока 20С установлен внутри корпуса 22С выдачного устройства, как показано на Фиг.12, внешний конец герметизирующего фланца регулятора потока 54С сгибается или слегка деформируется (вверх, как видно из Фиг.12) от своей исходной формы (Фиг.9), а периферийная часть герметизирующего фланца находится в герметичном контакте с корпусом 22С радиально наружу от вентиляционных каналов 36С. Герметичный контакт герметизирующего фланца 54С с корпусом 22С обеспечивается в кольцевой зоне между внутренней поверхностью корпуса 22С и небольшим участком 68С кольцевой поверхности (Фиг.9 и 12) герметизирующего фланца 54С регулятора потока. Форма герметизирующего фланца 54С и упругие свойства материала, из которого выполнен регулятор потока 20С, обеспечивают то, что герметизирующий фланец 54С в исходном состоянии смещен к корпусу 22С выдачного устройства и находится в герметизирующем контакте с этим корпусом, так что в исходном состоянии он препятствует поступлению окружающего текучего вещества (например, воздуха) через регулятор потока 20С внутрь корпуса 22С.
Фиксатор 100С образует множество дугообразных щелей или отверстий 110С. На Фиг.13 показан предпочтительный вариант, в котором имеется четыре такие щели 110С, равноразнесенные по окружности в фиксаторе 100С. Щели 110С расположены так, что они располагаются выше периферийного края герметизирующего фланца 54С, когда регулятор потока 20С зафиксирован на месте фиксатором 100С.
Выдачное укупорочное устройство 24С особенно пригодно для использования с контейнером (не показано) содержащим жидкость для выдачи непосредственно в рот пользователя. Пользователь может прикладывать своим ртом всасывающее усилие к носику 31С выдачного устройства, понижая давление в отверстии носика или выходном канале 32С. Когда возникает достаточный перепад давлений на закрытом клапане 70С (Фиг.12), головка 74С клапана будет смещаться к открытой форме (Фиг.14) по существу таким же образом, как описано выше относительно первого варианта клапана 70 регулятора потока, показанного на Фиг.5 и 6. Текучий продукт внутри контейнера, к которому присоединено укупорочное устройство 24С, может затем выпускаться через открытый клапан 70С.
Если у контейнера стены гибкие и упругие или гибкие и сжимаемые, то выдаче жидкости или другого текучего продукта через открытый клапан 70С можно содействовать сжатием стенок контейнера (не показан). Выдаче текучего продукта также будет содействовать поступление любого текучего вещества из окружающей среды (например, окружающий воздух) через укупорочное устройство 24С в контейнер. Такое поступление наружного текучего вещества будет происходить, когда давление внутри контейнера и укупорочного устройства 24С будет достаточно ниже давления окружающей среды, чтобы текучее вещество из окружающей среды воздействовало на герметизирующий фланец 54С регулятора потока, преодолевая смещение фланца 54С вовнутрь к площадке 30С корпуса. Достаточно большой перепад давлений заставит фланец 54С сместиться вверх (как видно на Фиг.14) в положение, показанное на Фиг.14, настолько, что текучее вещество из окружающей среды (например, воздух) сможет поступать через вентиляционные каналы 36С по смещенному вверх герметизирующему фланцу 54С, через удерживающие отверстия 110С и внутрь корпуса 22С, сообщенного с внутренней полостью контейнера (не показан). Это позволяет поступающему окружающему текучему веществу занять внутренний объем, освобожденный выпущенным текучим продуктом.
Поступление текучего вещества из окружающей среды особенно предпочтительно в случае выдачного устройства 24С на контейнере с жесткой стенкой, не позволяющей пользователю сжать контейнер для выдачи текучего продукта через клапан 70С. Всасывание наружного окружающего текучего вещества происходит во время выдачи текучего продукта наружу через клапан 70С, хотя текучий продукт может выпускаться в течение более продолжительного периода, чем период, в течение которого герметизирующий фланец 54С находится в открытом состоянии. Однако уникальная конструкция позволяет всасыванию происходить во многих случаях по меньшей мере в период выдачи текучего продукта через открытый клапан 70С. В результате всасывания вещества из окружающей среды (например, воздуха) выпуск текучего продукта может происходить более постоянным потоком, уменьшая возможность временного прерывания этого потока.
Во всех показанных вариантах клапана 70, 70А, 70В и 70С предпочтительно, чтобы клапан закрывался автоматически, когда перепад давлений на открытом клапане уменьшается ниже заданного значения. Если конструкция клапана достаточно гибкая для приема лепестков клапана при их смещении внутрь (например, лепестков 77 на Фиг.2), тогда лепестки клапана могут продолжать смещение внутрь из закрытой позиции (например, из закрытой позиции показанной на Фиг.2 и 4). Это заставляет клапан открываться вперед, поскольку направление градиента перепада давлений изменяется на обратное, а давление на внешней поверхности головки клапана превышает давление на внутренней поверхности головки клапана на заданную величину - ситуация, которая может произойти, если укупорочное устройство установлено на контейнер, имеющий гибкие упругие стенки, которые сжимаются внутрь пользователем и которые при освобождении пользователем возвращаются назад в свое нормальное ненапряженное состояние, таким образом снижая давление в контейнере. Образованное пониженное давление может быть сброшено, а внутреннее давление выровнено с наружным давлением благодаря текучему веществу из окружающей среды (например, воздуху), проходящему в обратном направлении через клапан (70, 70А, 70В и 70С), а также через вентиляционные каналы (например, 36 и 36С) мимо герметизирующего фланца регулятора потока(54, 54А и 54С).
Когда регулятор потока по изобретению (например, 20, 20А, 20В и 20С) соединен с выдачной системой (такой, как укупорочное устройство), имеющей вентиляционные каналы, регулятор потока может одновременно выдавать текучий продукт из выдачной системы и пропускать воздух (или другое текучее вещество) в выдачное устройство. Регулятор потока хорошо работает в системах, имеющих встроенные насосы в регулятор потока для создания всасывания на внешней стороне клапана регулятора потока. Регулятор потока работает также хорошо с бутылками и другими контейнерами, которые имеют гибкие упругие стенки.
Регулятор потока хорошо работает с системами, требующими практически непрерывного течения без вентиляции через выпускной клапан. Регулятор потока по изобретению устраняет необходимость установки отдельных вентилирующих клапанов, которые могут быть применены.
Предпочтительное выполнение герметизирующего фланца регулятора потока (например, фланец 54, 54А и 54С) может обеспечить систему по существу без утечек, путем использования минимальной области поверхностного контакта между герметизирующим фланцем и корпусом или укупорочным устройством, в котором установлен регулятор потока.
Регулятор потока может быть выполнен с возможностью самофиксации (например, регуляторы потока 20, 20А и 20В) или удерживания отдельным фиксирующим кольцом (регулятор потока 20С с фиксирующим кольцом 100С) или любым другим механическим средством, включая горячую штамповку, ковку, ультразвуковую сварку и т.д.
Термин «корпус», использованный здесь (включая прилагаемую формулу), может включать контейнер, как описано относительно некоторых представленных примеров, а также может включать другие подходящие конструкции, которые содержат или являются частью выдачной системы, содержащей текучий продукт, подлежащий выдаче (в том числе распылению) через описанный регулятор потока.
Из описания изобретения и чертежей специалистам будут очевидны многие варианты и модификации, осуществимые без отхода от концепции и объема настоящего изобретения.
1. Регулятор потока, приспособленный для оперативного взаимодействия с корпусом для выпуска текучего продукта через выпускное отверстие в корпусе наружу от корпуса, при этом впуская текучее вещество из окружающей среды внутрь корпуса через вентиляционный канал в корпусе, содержащий:
(A) неподвижный прикрепляющий участок, который продолжается вокруг зоны выпуска и который может быть установлен в корпусе на выпускном отверстии;
(B) отклоняемый герметизирующий фланец, который
(1) продолжается латерально от и вокруг указанного неподвижного прикрепляющего участка;
(2) образует уплотнительную поверхность, обращенную, по существу, в направлении от внутреннего пространства корпуса, когда указанный регулятор потока находится в оперативном взаимодействии с корпусом, и
(3) приспособлен упруго смещаться для герметизирующего контакта с частью корпуса, для предотвращения впуска указанного текучего вещества через вентиляционный канал корпуса, когда указанный регулятор потока находится в оперативном взаимодействии с корпусом; и
(C) гибкий, открываемый давлением, самогерметизирующийся клапан щелевого типа, который
(1) соединен с указанным неподвижным прикрепляющим участком и расположен поперек указанной зоны выпуска указанного неподвижного прикрепляющего участка,
(2) в исходном состоянии закрыт для предотвращения выпуска указанного текучего продукта, и
(3) может открываться в ответ на перепад давлений, чтобы позволить выпуск текучего продукта через указанный клапан, в то время как указанный герметизирующий фланец может смещаться перепадом давления к внутреннему пространству корпуса, когда указанный регулятор потока находится в оперативном взаимодействии с корпусом.
2. Регулятор потока по п.1, в котором уплотняющая поверхность герметизирующего фланца указанного регулятора потока является кольцевой плоской поверхностью, приспособленной для герметизации текучего продукта внутри корпуса от текучего вещества окружающей среды, причем текучее вещество окружающей среды является воздухом.
3. Регулятор потока по п.1, в котором указанный неподвижный прикрепляющий участок является, по существу, кольцевым установочным фланцем для установки в корпусе.
4. Регулятор потока по п.1, в котором указанный неподвижный прикрепляющий участок является, по существу, кольцевой втулкой для установки в корпусе; а указанная зона выпуска является выпускным каналом через указанную кольцевую втулку.
5. Регулятор потока по п.1, который в комбинации с корпусом образует выдачное устройство, в котором корпус имеет центральное выпускное отверстие и вентиляционный канал.
6. Регулятор потока по п.5, в котором указанный регулятор потока и указанный корпус являются отдельными частями, механически соединенными друг с другом с образованием указанного выдачного устройства.
7. Регулятор потока по п.6, в котором указанный корпус имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, при этом выпускное отверстие корпуса и вентиляционный канал, оба, продолжаются между внутренней и внешней поверхностями указанного корпуса, а вентиляционный канал корпуса расположен латерально за выпускным отверстием корпуса;
при этом указанный регулятор потока расположен поперек указанного выпускного отверстия корпуса и установлен в указанном корпусе так, что указанный герметизирующий фланец смещен к указанной поверхности указанного корпуса латерально наружу от указанного вентиляционного канала.
