Настоящее изобретение относится к системе для раздачи текучего материала из контейнера. Изобретение особенно пригодно для применения в раздаточном закрывающем средстве, используемом вместе со сжимаемым контейнером.
Существуют очень разнообразные упаковки, включающие в себя: (1) контейнер, (2) раздаточную систему, продолжающуюся от контейнера как часть, интегральная с ним или прикрепленная к нему, и (3) содержащийся в контейнере продукт. Один тип такой упаковки использует один или несколько дозирующих клапанов для выпускания одного или нескольких потоков продукта (который может быть газообразным, жидким, в виде крема, порошка или сыпучего продукта). См., например, патенты США №№ 5271531 и 6112951. Клапан является гибким, упругим, самоуплотняющимся, щелевого типа и установлен на одном конце бутылки или контейнера, который обычно имеет упругогибкие боковые стенки, которые можно сдавливать для создания избыточного давления внутри контейнера. Клапан обычно закрыт и может выдерживать вес продукта, когда контейнер полностью перевернут, и поэтому продукт не будет вытекать, если контейнер не будут сжимать. При сжатии контейнера и создании внутри него достаточного избыточного давления так, чтобы на клапане образовался заданный минимальный перепад давлений, клапан открывается.
В предпочтительном варианте, клапан остается открытым по меньшей мере до тех пор, пока давление в контейнере не упадет до заданного значения. Этот клапан можно выполнить так, чтобы он захлопывался, когда перепад давлений в открытом клапане станет ниже заданного значения. Клапан можно также выполнить с возможностью его открытия внутрь, чтобы воздух входил в контейнер, если давление в нем будет ниже давления окружающей среды, и при этом упругая стенка контейнера возвращается из вдавленного внутрь состояния в нормальное ненапряженное состояние.
Такой упругий клапан обычно имеет центральную головную часть, углубленную внутрь относительно окружающих частей клапана, которые выступают наружу. Патент США № 6112951 описывает такой клапан, установленный в раздаточном отверстии корпуса закрывающего средства, к которому шарнирно прикреплена крышка, имеющая стойку 90, выступающую вниз к головке клапана, когда крышка закрыта. Иногда, когда крышка закрыта на закрывающем средстве на контейнере, подвергающемся воздействию внешнего усилия, которое может возникать при упаковке, транспортировке и складировании, это внешнее усилие может временно повышать внутреннее давление при сжатии участка стенки контейнера. Повышенное давление внутри контейнера может обусловить перемещение центральной головной части клапана в наружном направлении. Если это перемещение не будет ограничено, то перемещающаяся в наружном направлении центральная головная часть клапана в конечном счете откроется, и небольшое количество продукта будет вытеснено из контейнера через открытый клапан. Для устранения или по меньшей мере сведения к минимуму таких нежелательных явлений стойка крышки предотвращает достаточное для открытия перемещение центральной головной части клапана в наружном направлении. При этом, когда центральная головная часть клапана начинает перемещаться в наружном направлении под действием внутреннего давления, она контактирует со стойкой крышки до того, как щель клапан сможет открыться. Таким образом, клапан остается герметизированным в условиях избыточного давления.
Хотя стойка уплотнения крышки обычно действует удовлетворительно в устройствах, в которых она применяется, закрывающее средство со стойкой уплотнения крышки во всех случаях усложняет конструкцию крышки. Более сложная конструкция крышки требует более сложных форм и технологий формования. Необходимость выполнения уплотнительной стойки в крышке может ограничить конструктора в отношении дизайна (оформления) крышки и в части введения других, не относящихся к крышке, признаков.
Было бы желательно обеспечить средство, предотвращающее открывание гибкого клапана в закрывающем средстве при возникновении избыточного давления, без необходимости использования выступающей уплотнительной стойки на крышке.
Далее было бы желательно, чтобы такое усовершенствованное средство для предотвращения открытия клапана в условиях избыточного давления также в общем работало как защищенное от утечки уплотнение для упаковки, имеющей закрывающее средство с клапаном.
Усовершенствованное закрывающее средство с гибким клапаном и крышкой без уплотнительной стойки предпочтительно должно быть способно принимать крышки разнообразных конструкций, которые могли обеспечивать другие желательные признаки.
Желательно также, чтобы усовершенствованная раздаточная закрывающая система могла изготавливаться из множества материалов.
Также предпочтительно, чтобы усовершенствованная закрывающая система могла применяться с бутылками, контейнерами или упаковками разнообразных форм и из разнообразных материалов.
Кроме того, было бы желательно, чтобы эта усовершенствованная система была пригодна для эффективных, высококачественных, высокоскоростных и массовых производственных технологий с низким процентом брака, для изготовления продукции со стабильными эксплуатационными характеристиками каждого изделия с высокой надежностью.
Настоящее изобретение обеспечивает усовершенствованную раздаточную закрывающую систему для контейнера, имеющего отверстие во внутреннюю часть контейнера. Пользователь может легко оперировать закрывающей системой, придавая ей закрытую конфигурацию, предотвращающую вытекание продукта из контейнера, или открытую конфигурацию, позволяющую продукту вытекать из контейнера.
Настоящее изобретение обеспечивает усовершенствованную раздаточную закрывающую систему, содержащую корпус закрывающего средства и крышку, предпочтительно шарнирно прикрепленную к корпусу закрывающего средства; при этом крышка не имеет никакой выступающей наружу уплотнительной стойки. Это техническое решение позволяет легче формовать крышку с использованием менее сложных конструкций форм. В частности, крышку можно отформовать под углом к верхней плоскости корпуса закрывающего средства в виде по существу плоского элемента для облегчения формования и упрощения формующего узла.
Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, раздаточная закрывающая система обеспечена для контейнера, имеющего отверстие в его внутреннюю часть, в которой может храниться продукт. Раздаточная закрывающая система имеет корпус, проходящий от контейнера на отверстии; и этот корпус содержит площадку, ограничивающую проем. Закрывающая система также содержит крышку, выполненную с возможностью ее перемещения между закрытым положением против указанной площадки и открытым положением, удаленным от закрытого положения. Раздаточная закрывающая система также содержит дозирующий клапан, установленный относительно корпуса в проеме площадки.
Дозирующий клапан содержит (а) краевую часть, уплотненную и закрепленную на корпусе, и (б) головную часть, которая (1) находится латерально внутрь от краевой части, (2) имеет наружную сторону, обращенную к окружающей среде, и (3) имеет внутреннюю сторону, обращенную к продукту. Кроме того, головная часть клапана имеет обычно закрытое отверстие, которое открывается для пропускания через него потока в ответ на перепад давлений на клапане.
Клапан также включает упругую гибкую соединительную втулку, имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к продукту, и внешнюю поверхность, обращенную к окружающей среде. Соединительная втулка (1) имеет первое колено, соединенное с краевой частью, (2) второе колено, соединенное с головной частью для позиционирования указанной головной части латерально внутрь от указанного первого колена для облегчения наружного перемещения головной части при раздаче продукта из контейнера, и (3) дугообразный переходный участок, соединяющий первое и второе колена. Дугообразный переходный участок имеет выступающую в общем наружу, выпуклую конфигурацию при виде снаружи корпуса закрывающего средства. Клапан установлен на корпусе закрывающего средства таким образом, что переходный участок соединительной втулки выступает из проема площадки за, по меньшей мере, часть указанной площадки, когда отверстие клапана закрыто, но крышка находится в открытом, раздаточном положении. Дугообразный переходный участок имеет обращенную в общем наружу поверхность для зацепления крышкой, чтобы упруго деформировать переходный участок внутрь, когда крышка находится в закрытом положении. Это предотвращает выворачивание соединительной втулки слишком далеко наружу с головной частью в положение, в котором отверстие клапана могло бы открыться при воздействии на него достаточного перепада давлений.
Эту закрывающую систему можно легко включить в состав отдельного узла компонентов, образующих закрывающее средство, отдельное от контейнера и устанавливаемое на контейнере. Такое закрывающее средство можно выполнить в варианте, который съемным или несъемным образом прикрепляется к контейнеру.
Многие другие преимущества и признаки настоящего изобретения будут лучше понятны из последующего подробного описания изобретения, формулы изобретения и прилагаемых чертежей.
На чертежах, образующих часть описания, одинаковые позиции обозначают аналогичные детали:
фиг. 1 - частичный вид в перспективе примера раздаточной закрывающей системы в виде отдельного раздаточного закрывающего средства согласно предпочтительному варианту изобретения; причем закрывающее средство показано в открытой конфигурации - до снятия крышки и установки закрывающего средства на контейнере (не показан); причем это закрывающее средство показано при виде с точки, находящейся по существу над закрывающим средством или сверху от него;
фиг. 2 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей закрывающего средства, показанного на фиг. 1;
фиг. 3 - вид корпуса закрывающего средства по 3-3 на фиг. 2;
фиг. 4 - сильно увеличенное сечение клапана по 4-4 на фиг. 2;
фиг. 5 - вид, подобный виду на фиг. 4, только на фиг. 5 показано отверстие клапана, подвергаемого воздействию перепада давлений;
фиг. 6 - значительно увеличенный вид в частичном сечении по 6-6 на фиг. 1 участка закрывающего средства, содержащего выдачное отверстие корпуса закрывающего средства и установленный в нем клапан;
фиг. 7 - вид в сечении, подобный фиг. 6, только на фиг. 7 показано все закрывающее средство полностью, с крышкой в полностью закрытом положении; при этом закрывающее средство показано установленным на горловине контейнера, и часть горловины контейнера видна на фиг. 7;
фиг. 8 - вид, подобный фиг. 7, только на фиг. 8 не показана горловина контейнера, чтобы лучше показать детали конструкции контейнера в области установки закрывающего средства; и
фиг. 9 - значительно увеличенный вид в частичном сечении выдачного отверстия корпуса, закрывающего средства и клапана, подобный фиг. 6, но показывающий крышку в полностью закрытом положении.
Хотя настоящее изобретение можно выполнить во многих разных формах, данное описание и прилагаемые чертежи описывают только одну конкретную форму выполнения в качестве примера изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничивается описанным вариантом. Объем изобретения определен в прилагаемой формуле изобретения.
Для удобства описания на большинстве сопровождающих чертежей раздаточная закрывающая система по изобретению показана в обычной (верхней) ориентации, когда контейнер стоит прямо на своем основании, и такие определения, как «верхний», «нижний», «горизонтальный» и проч. указаны относительно этого положения. Однако понятно, что раздаточную закрывающую систему по изобретению можно изготавливать, хранить, транспортировать, использовать и продавать в другой ориентации, отличающейся от описанной.
Раздаточная закрывающая система по изобретению пригодна для использования с различными традиционными или специальными контейнерами различных конструкций, детали которых - хотя и непоказанные и неописанные - будут очевидны специалистам в данной области техники, знающим контейнеры такого типа. В поясняемом ниже варианте изобретения описываемый контейнер как таковой не является предметом настоящего изобретения или его частью и потому не ограничивает его. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что только новые и не очевидные из уровня техники аспекты изобретения проиллюстрированы в описываемой в качестве примера закрывающей системе. В других, не показанных здесь, вариантах закрывающая система может быть выполнена как интегральная часть, или несъемная часть, контейнера так, что настоящее изобретение в этом случае можно рассматривать как включающее по меньшей мере «закрывающую часть» такого контейнера.
Предпочтительное в настоящее время выполнение раздаточной конструкции или раздаточной закрывающей системы по изобретению в форме раздаточного закрывающего узла показано на фиг. 1-9, где упомянутый узел в целом обозначен позицией 20 на фиг. 1. Узел 20, далее называемый «закрывающее средство 20», в предпочтительном варианте выполнен как отдельно изготовленный компонент или компоновочный узел для его установки на верх контейнера (на фиг. 1 не показан). Понятно, однако, что в некоторых применениях может быть желательным выполнять систему по изобретению в виде части контейнера или в виде его продолжения.
Контейнер обычно имеет традиционную горловину или отверстие, обеспечивающее доступ во внутреннюю часть контейнера и к содержащемуся в нем продукту. Продуктом может быть, например, такой напиток, как вода или другой жидкий продукт. Продуктом может быть также любой другой текучий материал, включая, но не ограничиваясь этим, газы, порошки, частицы и жидкости (включая кремы, лосьоны, суспензии, пасты и пр.). Эти материалы могут продаваться, например, как пищевой продукт, средство личной гигиены, промышленный или хозяйственный продукт или как другая композиция (например, для наружного или внутреннего применения для людей или животных, или для использования в медицине, производстве, коммерции, или для бытовых целей, в строительстве, сельском хозяйстве и др.).
Контейнер обычно имеет горловину или другую соответствующую конструкцию, ограничивающую выливное отверстие. Горловина может иметь (не обязательно) конфигурацию с круглым сечением, а корпус контейнера может иметь другое сечение, например овальное. С другой стороны, контейнер может иметь по существу одинаковую форму по всей своей длине или высоте, и его горловина может иметь не меньший размер и сечение, не отличающееся от сечения самого контейнера.
Контейнером может быть сжимаемый контейнер, имеющий гибкую стенку или стенки, которые могут захватываться и сжиматься пользователем, чтобы повысить внутреннее давление внутри контейнера для выдавливания продукта из контейнера через закрывающее средство 20, когда оно открыто. Стенка такого контейнера обычно обладает достаточной присущей ему упругостью, благодаря которой при прекращении сдавливающего усилия стенка контейнера возвращается в свою нормальную ненапряженную форму. Эта конструкция предпочтительна во многих устройствах, но, возможно, не будет обязательной или предпочтительной в других устройствах. Разумеется, контейнер может быть по существу жестким. В таком жестком контейнере можно предусмотреть поршень, чтобы содействовать выдаче продукта, особенно вязкого продукта. С другой стороны, жесткий контейнер можно использовать для выдачи в перевернутом положении только под действием силы тяжести и/или за счет пониженного давления окружающей среды снаружи контейнера (например, за счет всасывания из открытого закрывающего средства 20).
Согласно предпочтительному варианту по фиг. 7: раздаточная закрывающая система по изобретению выполнена в виде закрывающего средства 20, установленного на контейнере 22 (частично показан на фиг. 7). Контейнер 22 может включать корпусную часть или корпус, имеющий продолжающуюся от него вверх горловину 26, как показано на фиг. 7. Горловина 26 ограничивает отверстие 28 во внутреннюю часть контейнера. Горловина 26 в варианте на фиг. 7 имеет наружный буртик 29 для зацепления закрывающего средства 20.
Корпус контейнера 22 ниже горловины 26 может иметь любую целесообразную конфигурацию, и продолжающаяся вверх горловина 26 может иметь размер и/или форму сечения, отличающиеся от таковых у корпуса контейнера. Контейнер 22 может и не иметь горловины 26. Вместо этого контейнер 22 может представлять собой просто корпус с отверстием. Контейнер 22 может иметь жесткую стенку или стенки, либо может иметь стенку или стенки, обладающие некоторой гибкостью.
Хотя контейнер сам по себе не обязательно должен составлять часть настоящего изобретения в его самом широком смысле, следует отметить, что по меньшей мере нижняя часть раздаточной конструкции, системы или средства 20 по изобретению могут быть выполнены как составная часть, или продолжение, верха контейнера 22. Но в поясняемом предпочтительном варианте раздаточная система или закрывающее средство 20 является отдельным элементом или узлом, который съемным или несъемным образом установлен на заранее изготовленный контейнер 22, имеющий отверстие 28 во внутреннюю часть контейнера.
Предполагается, что многие применения, использующие закрывающее средство 20, удобнее всего реализовать формованием некоторых или всех компонентов закрывающего средства 20 из соответствующего термопластикового и/или термореактивного материала или материалов. Компоненты закрывающего средства можно по отдельности отформовать из одинакового материала или из разных материалов. Материалы могут иметь одинаковые или разные цвет и текстуру.
Показанный на фиг. 2 предпочтительный вариант закрывающей системы 20 содержит три основных компонента: (1) корпус 30, (2) клапан 40, приспособленный для установки на корпусе 30, и (3) фиксатор 42 для закрепления клапана 40 в корпусе 30. На фиг. 3 корпус 30 является унитарной структурой, имеющей кожух 44, крышку 46 и шарнир 48, соединяющий крышку 46 с кожухом 44. Шарнир 48 обеспечивает перемещение крышки 46 между отформованным открытым положением, показанным на фиг. 1-3, и полностью закрытым положением согласно фиг. 7 и 8.
На Фиг. 3 корпус 30 закрывающего средства включает юбку 52. Как показано на фиг. 7, юбка 52 окружает верхнюю часть горловины 26 контейнера и продолжается вниз вокруг нее, когда закрывающее средство 20 должным образом установлено на контейнере 22. На фиг. 7 показано, что внутренняя периферическая стенка продолжается вниз от верхнего края юбки 52 и ограничивает периферический ободок 54. Нижняя часть ободка 54 оканчивается в по существу горизонтальной площадке 56. В центральном участке площадки 56 расположена возвышенная платформа 58. Платформа 58 является унитарным продолжением площадки 56 и поэтому ее можно охарактеризовать как часть площадки 56.
Как показано на фиг. 2, смежные участки ободка 54 и площадки 56 ограничивают отверстия или проемы 59А, причем наружу от ободка 54 над каждым проемом 59А выступает лапка 59В. Предпочтительно, имеется по меньшей мере две таких лапки 59В, по одной на каждой стороне кожуха 44 закрывающего средства для фиксации крышки 46 в закрытом положении с помощью защелкивающегося зацепления (фиг. 7 и 8). Для этого верхняя поверхность каждой лапки 59В выполнена выпуклой, как видно на фиг. 2, и поверхность лапки изогнута вниз к платформе 58 площадки.
При перемещении крышки 46 в закрытое положение ее нижний край зацепляет выпуклую поверхность каждой лапки 58В. За счет упругости корпуса 44 закрывающего средства лапки 59В и/или ободок 54 могут временно деформироваться или изгибаться наружу в достаточной степени, чтобы позволить крышке 46 пройти мимо лапок 59В в полностью закрытое положение на платформе 58, как показано на фиг. 7 и 8.
После перемещения вниз мимо лапок 59В и защелкивания крышки 46 лапки 59В изменяют временно изогнутые наружу положения на нормальные, ненапряженные положения, в результате чего внешняя часть каждой лапки 59В продолжается над краем крышки 46 и упирается в него, тем самым фиксируя крышку 46 в закрытом положении (фиг. 7 и 8).
Вниз от и под площадкой 56 (фиг. 7) находится по существу кольцевая стенка 60. Вблизи нижнего края стенки 60 расположен выступающий внутрь защелкивающийся буртик 62, способный зацеплять нижний край буртика 29 горловины контейнера, как показано на фиг. 7. Стенка 60 является достаточно упругой для обеспечения защелкивающегося зацепления, которое позволяет буртику 62 сначала скользить по краю буртика 29 горловины контейнера, затем вниз за край буртика горловины, после чего буртик 62 перемещается внутрь благодаря упругости стенки 60, осуществляя защелкивающееся зацепление между буртиком 62 и буртиком 29 горловины контейнера, как показано на фиг. 7.
Альтернативно, стенка 60 закрывающего средства может быть снабжена другими средствами соединения с контейнером, такими как желоб (не показан) или резьба (не показана) для резьбового зацепления на горловине контейнера. Корпус 30 закрывающего средства можно постоянно закрепить на контейнере 22 индукционной сваркой, ультразвуковой сваркой, клеем или т.п., в зависимости от материалов, используемых для корпуса 30 закрывающего средства и контейнера 22. Корпус 30 закрывающего средства может быть также выполнен как составная часть или продолжение контейнера 22.
Юбка 52 корпуса закрывающего средства и стенка 60 могут также иметь любую соответствующую конфигурацию для размещения продолжающейся вверх горловины 26 или другого участка контейнера внутри этой конкретной конфигурации корпуса 30 закрывающего средства, а основная часть контейнера 22 может иметь сечение, отличающееся от сечения горловины 26 и кожуха 44 корпуса контейнера.
Также, если требуется, и как показано на фиг. 7, кожух 44 закрывающего средства может иметь кольцевое уплотнение 64, продолжающееся вниз от нижней стороны платформы 58 площадки корпуса закрывающего средства для герметичного зацепления горловины 26 контейнера. Это уплотнение 64 может быть, как показано на чертеже, уплотнением с плотной посадкой, или профильным уплотнением типа «клешня», или каким-либо другим уплотнением в зависимости от конкретного выполнения.
Обращаясь к фиг. 3, кожух 44 закрывающего средства также имеет кольцевую стенку 70 уменьшенного диаметра. На нижнем конце стенки 70 имеется продолжающаяся внутрь закраина или буртик 72 для зацепления фиксатора 42.
Как показано на фиг. 2, платформа 58 корпуса закрывающего средства на площадке 56 ограничивает проем 76. Как показано на фиг. 6, в проем 76 принимает клапан 40, который фиксируется на месте относительно платформы 58 фиксатором 42. Как видно на фиг. 2, фиксатор 42 имеет по существу кольцевую конфигурацию с периферическим защелкивающимся буртиком 80. Защелкивающийся буртик 80 зацепляет буртик 72 корпуса закрывающего средства, как показано на фиг. 6. Стенка 70 корпуса закрывающего средства, из которой выступает буртик 72 корпуса закрывающего средства, является достаточно упругой, чтобы допускать временное наружное расширение или изгиб, когда фиксатор 80 выталкивается вверх внутри стенки 70. Буртик 72 выполнен с подходящей сужающейся поверхностью, так что буртик 80 фиксатора может скользить вверх вдоль буртика 72, а затем мимо буртика 72, пока упругость стенки 70 не защелкнет буртик 72 обратно внутрь под буртиком 80 фиксатора в надежном защелкивающемся зацеплении.
Как показано на фиг. 6, верхняя часть фиксатора 42 имеет сужающуюся поверхность 82 в форме усеченного конуса для взаимодействия с периферической частью клапана 40. Как показано на фиг. 6, плоскость 58 по периметру проема 76 корпуса закрывающего средства имеет выступающую вниз часть, ограничивающую установочную поверхность 86 в виде усеченного конуса или сужающуюся. Установочная поверхность 86 взаимодействует с поверхностью 82 фиксатора, обеспечивая герметичное соединение периферической части клапана 40 с корпусом 30 закрывающего средства.
Периферическую (краевую) часть клапана 40 можно охарактеризовать как фланец 88, имеющий конфигурацию типа «ласточкин хвост» при виде в вертикальном сечении, показанном на фиг. 6.
В других вариантах (не показаны) фланец 88 клапана может иметь другую форму, а клапан 40 может фиксироваться в закрывающей системе 20 другими способами. Например, вместо отдельного фиксатора 42 закрывающая система 20 может использовать только деформируемую кольцевую стенку, аналогичную стенке 70, которая выполнена заодно с платформой 58, и выступает вниз от нижней стороны платформы 58 корпуса закрывающего средства. Эта деформируемая стенка может деформироваться или сгибаться в упор к фланцу клапана, чтобы удерживать клапан на месте.
Клапан 40 предпочтительно отформован из эластомера, такого как синтетический термореактивный полимер, включая силиконовую резину, которую в США выпускает компания Dow Corning Corp. с маркой DC 94-595НС. Клапан 40 также можно сформовать из других термореактивных материалов или из других эластомерных материалов, или из термопластиков или термопластических эластомеров, включая материалы на основе термопластичного пропилена, этилена, уретана и стирола, включая их галогенированные аналоги.
Как показано на фиг. 4, клапан 40 имеет, в дополнение к краевой части или фланцу 88, головку 90 с выпускным отверстием 92 в нем и соединительную втулку 94, один конец которой соединен с фланцем 88 клапана, а противоположный конец которой соединен с головкой 90 клапана смежно ее краевой или периферической поверхности.
Соединительная втулка 94 имеет упругогибкую конструкцию, благодаря которой при достаточном повышении давления в контейнере головка 90 клапана смещается наружу в полностью выдвинутое положение (фиг. 5), в котором клапан 40 становится полностью открытым для выпускания содержимого контейнера.
Как показано на фиг. 4, дозирующий клапан 40 выполнен в виде одной детали или имеет цельную конструкцию. Клапан 40 предпочтительно отформован из упругогибкого материала, и в поясняемом примере этим материалом является силиконовая резина, по существу инертная, чтобы она не реагировала с упакованным продуктом и/или не портила его. В одном рассматриваемом здесь способе изготовления клапана 40 по изобретению клапан 40 может производиться с высокими скоростями путем формования жидкой силиконовой резины.
В показанном предпочтительном варианте краевой фланец 88 клапана 40 имеет в плане кольцевую форму, а в поперечном сечении имеет конфигурацию типа «ласточкин хвост», с внешней (или первой) поверхностью 100 в форме усеченного конуса и с внутренней (или второй) поверхностью 102 в виде усеченного конуса. Фланец 88 клапана имеет значительную толщину между внешней (или первой) поверхностью 100 в виде усеченного конуса и внутренней (или второй) поверхностью 102 в виде усеченного конуса, упругосжимаемой фиксатором 42 при установке клапана 40 в закрывающем средстве с образованием надежного герметичного уплотнения между ними.
Клапан 10 имеет головку 90 (фиг. 4) круглой формы в плане и по существу сужающуюся конструкцию, которая толще в радиально внешней части головки 90 клапана и тоньше в радиально внутренней ее части. Эта сужающаяся конструкция содействует открыванию клапана 40, как поясняется ниже. В частности, в этом примере головка 90 клапана имеет наружную сторону или поверхность 106, обращенную к окружающей среде. Наружная поверхность 106 имеет дугообразную, в боковой проекции, конфигурацию, которая открывается или изгибается наружу от контейнера, при этом наружная поверхность 106 ограничена первым заданным радиусом. Наружная поверхность 106 головки клапана непрерывно продолжается к соединительной втулке 94, которая в свою очередь продолжается от окружности головки 90 к ее краевой части или фланцу 88.
Головка 90 клапана также имеет внутреннюю сторону или поверхность 108 (фиг. 4), обращенную к продукту в контейнере. Внутренняя поверхность 108 головки клапана имеет краевой участок 110 с дугообразной, в боковой проекции, конфигурацией, которая открывается или изгибается наружу к внешней стороне контейнера и ограничена вторым заданным радиусом. Радиус краевого участка 110 на внутренней поверхности 108 больше радиуса наружной поверхности 106, и поэтому две поверхности сходятся к центру головки 90 клапана в центре отверстия 92 и обеспечивают указанную выше сужающуюся внутрь конструкцию головки 90 клапана. И радиус наружной поверхности, и радиус внутренней поверхности можно охарактеризовать как сферические радиусы.
Внутренняя поверхность 108 головки 90 клапана также имеет центральный участок или плоскую центральную область 112, имеющую в плане круглую форму, с по существу планарной или плоской, в боковой проекции, конфигурацией, ориентированной по существу перпендикулярно отверстию 92. Пересечение краевого участка 110 головки клапана и плоского центрального участка 112 головки 90 клапана определяет круглую область 114. Плоский центральный участок 112 головки 90 клапана содействует открытию клапана 40, как поясняется ниже.
В варианте, показанном на фиг. 4, внешний периметр головки 90 клапана предпочтительно ограничен несколько сужающейся периферической поверхностью или краевой поверхностью 120, которая начинается на периферическом внешнем крае 122 краевого участка 110 головки и продолжается наружу от него с небольшим сужением, в конечном счете переходя в соединительную втулку 94. Край 122 можно охарактеризовать как закругленную периферическую кромку. Внешний диаметр головки 90 клапана, измеряемый по периферическому краю 122, по существу меньше внутреннего диаметра фланца 88. Этот интервал между головкой 90 клапана и его фланцем 88 позволяет, помимо прочего, свободно смещать головку 90 клапана в осевом направлении по центральной продольной оси 129 фланца 88.
В показанном предпочтительном варианте клапан 40 имеет по существу круглую конфигурацию вокруг центральной продольной оси 129, которую можно также охарактеризовать как продольную ось, проходящую через клапан 40; и отверстие 92 образовано несколькими прорезями 130, продолжающимися в поперечном направлении от продольной оси 129. Предпочтительно, имеется четыре прорези 130. Можно использовать большее или меньшее количество прорезей 130. Прорези 130 проходят в поперечном направлении через головку 90 от наружной стороны или поверхности 106 к внутренней стороне или поверхности 108.
В показанном предпочтительном варианте прорези 130 продолжаются в поперечном направлении от общего начала на продольной оси 129, определяя четыре створки 132 (фиг. 5), которые выгибаются в наружном направлении, чтобы избирательно пропускать поток продукта из контейнера через клапан 40. Каждая прорезь 130 оканчивается радиально внешним концом. В поясняемом предпочтительном осуществлении прорези 130 имеют одинаковую длину, хотя могут иметь также и разную длину.
В предпочтительном выполнении, каждая прорезь 130 является плоской и параллельной центральной геометрической оси 129 клапана. Каждая прорезь предпочтительно образует линейную область на наружной поверхности 106 головки и на внутренней поверхности 108 головки. Прорези 130 предпочтительно расходятся от начала на продольной оси 129 и образуют одинаковые углы между каждой парой смежных прорезей 130, поэтому створки 132 имеют одинаковый размер. Четыре прорези 130 предпочтительно расходятся под углами в 90°, образуя при этом две взаимно перпендикулярные пересекающиеся длинные прорези. Прорези 130 предпочтительно выполнены таким образом, что противоположные боковые стороны соседних створок 132 клапана плотно примыкают друг к другу, когда выпускное отверстие 92 находится в своем нормальном, полностью закрытом положении. Длину и положение прорезей 130 можно отрегулировать, чтобы изменять заданное открывающее давление клапана 40, а также другие характеристики дозирования.
Подразумевается, что выпускное отверстие 92 может иметь разные форму, размер и/или конфигурацию согласно требуемым характеристикам раздачи. Например, отверстие 92 может иметь пять или более прорезей, особенно когда желательны более крупные или более широкие потоки, и когда продукцией является сыпучий материал или содержащие жидкость заполнители.
Соединительная втулка 94 выполнена в виде заворачивающейся диафрагмы, имеющей по существу U-образное сечение и образующей внутреннюю поверхность 140 и наружную поверхность 142 (фиг. 4). Соединительная втулка 94 имеет первое колено 151 (фиг. 4), соединенное с фланцем 88, и второе колено 152 (фиг. 4), соединенное с головкой 90 клапана 40. Второе колено 152 предпочтительно короче первого колена 151.
Толщина каждого колена может варьировать, и толщина первого колена 151 может быть одинакова толщине второго колена 152. Однако в показанном варианте первое колено 151 и второе колено 151 с по существу равномерной толщиной отличаются по толщине - первое колено 151 толще второго колена 152. В предпочтительном варианте, толщина первого колена 151 составляет около 0,015 дюйма, и толщина второго колена 152 составляет около 0,007 дюйма. Можно использовать и другие значения толщины в зависимости от материала втулки 94 клапана, типа дозируемого продукта, и/или общего диаметра или размера клапана.
В показанном предпочтительном варианте первое колено 151 и второе колено 152 по существу параллельны друг другу, и оба ориентированы по существу перпендикулярно горизонтальной плоскости, проходящей через головку 90 клапана. Первое колено 151 проходит по существу в осевом направлении наружу от внутренней части фланца 88. Второе колено 152 имеет концевую часть и проходит в осевом направлении наружу от краевого участка 110 головки 90 клапана, так что по существу продолжает краевую поверхность 120 головки 90 клапана или сливается с ней.
Соединительная втулка 94 позиционирует головку 90 клапана так, что горизонтальная плоскость, проходящая через головку 90 клапана, продолжается через фланец 88 или вне его. Термин «горизонтальная плоскость» здесь используется относительно вертикально ориентированного раздаточного клапана 40, как показано на фиг. 4. Эту плоскость можно также охарактеризовать как плоскость, которая по существу перпендикулярна к траектории или направлению выходящего потока клапана.
Соединительную втулку 94 можно также охарактеризовать как короткий, дугообразный переходный участок 160 (фиг. 4), соединяющий длинное первое колено 151 с коротким вторым коленом 152 (которое параллельно первому колену 151, когда клапан 40 находится в нерабочем положении (фиг. 4)).
Дозирующий клапан 40 предпочтительно выполнен для использования совместно с определенным контейнером и с определенным типом продукта, чтобы обеспечивать точные характеристики выдачи продукта. Например, вязкость и плотность текучего продукта являются важными факторами конструирования конкретной конфигурации клапана 40 для текучих продуктов, равно как и форма, размер и прочность контейнера. Жесткость и долговечность материала клапана, и размер и форма и головки 90, и соединительной втулки 94 также имеют важное значение для обеспечения нужных характеристик выдачи продукта и могут быть согласованы с контейнером и дозируемым из нее материалом.
Клапан 40 пригоден для выдачи текучего продукта, такого как жидкость или даже газ, порошок, сыпучий или гранулированный материал, и также суспензия. Клапан 40, в частности, пригоден для выдачи шампуня, жидкой зубной пасты, жидких масел, густых лосьонов, воды и т.п.
Понятно, что в настоящем изобретении клапан 40 может иметь разные форму и размер, в частности, чтобы соответствовать контейнеру и дозируемому из него продукту. Заданное открывающее давление клапана 40 может варьировать в широких пределах согласно характеристикам выдачи, желательным для определенного продукта. Реологические свойства дозируемого продукта можно также по существу регулировать, например для относительно широких столбообразных потоков, тонких иглообразных потоков, нескольких потоков, их комбинаций и пр.
Работа клапана 40 осуществляется следующим образом. Клапан 40 обычно имеет исходную выступающую ориентацию, как показано на фиг. 4, при этом клапан 40 по существу сохраняет свою исходную отформованную конфигурацию без деформации; при этом соединительная втулка 94 по существу не напряжена и отверстие 92 клапана полностью закрыто. Когда клапан 40 установлен в закрывающем средстве 20, как показано на фиг. 1, клапан 40 имеет такую конфигурацию, что отверстие 92 будет оставаться надежно закрытым при перевернутом контейнере и при открытой крышке 46, даже под давлением веса текучего продукта в заполненном контейнере.
При приложении дополнительного давления к внутренней части контейнера, такого как при сгибании руками внутрь стенок контейнера, соединительная втулка 94 начинает деформироваться, и головка 90 клапана начинает смещаться в осевом направлении наружу.
Под действием дополнительного давления на внутреннюю часть контейнера головка 90 клапана продолжает перемещаться в наружном направлении, пока соединительная втулка 94 полностью не выдвинется, как показано на фиг. 5. Когда головка 90 клапана находится по существу в полностью выдвинутом положении (фиг. 5), соединительная втулка 94 испытывает сильное напряжение.
Когда внутренняя часть контейнера подвергается дальнейшему все усиливающемуся давлению, головка 90 продолжает смещаться в наружном направлении. Но поскольку соединительная втулка 94 уже по существу полностью выдвинута, то дальнейшее смещение в наружном направлении головки 90 клапана напрягает или растягивает в продольном направлении соединительную втулку 90, тем самым увеличивая направленный наружу крутящий момент, прикладываемый к головке 90 клапана. Также при последующем перемещении в наружном направлении головки 90 клапана оно уплощает или распрямляет головку 90 клапана, особенно вдоль ее наружной поверхности 106. Это уплощающее движение несколько увеличивает или расширяет круглую в плане головку 90 клапана, и этому увеличению в свою очередь противодействуют направленные радиально внутрь силы, прикладываемые к краевой поверхности 120 головки 90 клапана соединительной втулкой 94, при этом создавая другую сложную комбинацию напряжений в клапане 40, включая те напряжения, которые сжимают головку 90 клапана в направлении радиально внутрь. Вследствие сужающейся формы головки 90 клапана деформация сжатия происходит смежно плоскому центральному участку 112 головки 90 клапана.
При приложении дальнейшего давления к внутренней части контейнера головка 90 клапана продолжает смещение в наружном направлении, при этом еще больше растягивая в продольном направлении соединительную втулку 94 и еще больше расширяя в плане головку 90 клапана. Краевая кромка 122 головки 90 клапана далее упруго деформируется внутрь вследствие увеличенных крутящих усилий, прикладываемых к ней соединительной втулкой 94. Эти комбинированные усилия и движения также служат для последующего приведения головки 90 клапана в разделенное состояние; при этом комбинированные усилия, действующие на головку 90 клапана, при приложении дальнейшего направленного наружу усилия на внутреннюю поверхность 108 клапана 40 быстро откроют клапан 40 наружу за счет отделения друг от друга створок 132 клапана, как показано на фиг. 5, и тем самым продукт будет дозироваться через выпускное отверстие (при этом контейнер и закрывающее средство обычно будут по существу перевернуты). Клапан 40 продолжает открываться до полностью открытой конфигурации, показанной на чертеже.
Разделенное состояние клапана 40, в смысле используемого здесь термина, означает относительно неустойчивое состояние, которое клапан 40 приобретает непосредственно перед тем, как створки 132 начнут открываться. После того как клапан 40 минует разделенное состояние, воздействующие на головку 90 комбинированные усилия будут временно находиться в неустойчивом состоянии равновесия, и затем быстро сместят головку 90 клапана по существу в выпуклую форму, одновременно открыв створки 132 клапана, создавая тем самым открытое выпускное отверстие. В разделенном состоянии головка 90 клапана принимает форму почти плоского диска (не показан); причем наружная поверхность 106 будет чашеобразной, а внутренняя поверхность 108 будет согнутой.
Функция первого колена 151 соединительной втулки 94 заключается в том, чтобы при дозировании продукта через открытый клапан 40, этот открытый клапан 40 продолжался наружу от закрывающего средства 20, чтобы быть лучше видимым пользователю. Конфигурация соединительной втулки 94 также сводит к минимуму захват продукта на внешней стороне закрывающего средства 20, даже когда перевернутый контейнер наклонен на угол тридцать градусов от вертикали при выдаче продукта.
Толщину головки 30 клапана и длину прорезей 130 клапана можно выбрать такими, чтобы открытый клапан либо закрывался защелкиванием при снижении перепада давлений до заданного уровня, либо оставался полностью открытым, даже когда перепад давлений снизится до нуля.
На фиг. 6 видно, что когда крышка 46 открыта, а клапан 40 находится в нерабочем, отведенном исходном положении, втулка 94 клапана расположена и сконфигурирована таким образом, что дугообразный переходный участок 160 имеет по существу выступающую наружу выпуклую конфигурацию при виде снаружи на корпус закрывающего средства и выступает из проема 76 площадки за пределы по меньшей мере части платформы 58, являющейся частью площадки 56 (фиг. 1). Дугообразный переходный участок 160 клапана 40 имеет по существу обращенную наружу поверхность, чтобы она зацеплялась крышкой 46 для упругого деформирования внутрь переходного участка 160, когда крышка находится в закрытом положении (фиг. 9). Такое выполнение не позволяет соединительной втулке 94 завернуться слишком далеко наружу с головкой 90 в положение, в котором отверстие клапана смогло бы открыться, подвергаясь достаточному перепаду давлений. Поскольку перемещение наружу головки 90 клапана предотвращено закрытой крышкой 46, то нет необходимости обеспечивать крышку 46 отдельной уплотнительной стойкой, выступающей вниз в клапан 40. Поэтому внутреннюю сторону крышки 46 можно выполнить по существу плоской.
Как показано на фиг. 3, поскольку внутренняя поверхность крышки 46 может быть по существу планарной или плоской и поскольку наружная поверхность крышки 46 может быть по существу планарной или плоской, поэтому крышку 46 можно отформовать как единое целое с корпусом закрывающего средства под косым углом относительно платформы 58 площадки закрывающего средства. Это позволяет удобным образом формовать различные конструктивные признаки корпуса 30 закрывающего средства в виде формованных компонентов, которые могут иметь относительно простую конструкцию и которые можно использовать в отформованном узле без операции бокового действия. За счет этого можно использовать более простой отформованный узел.
Как показано на фиг. 6, наружная вертикальная поверхность первого колена 151 находится против по существу цилиндрической боковой стенки проема 76 корпуса закрывающего средства или примыкает к ней. Но предполагается, что в альтернативном выполнении (не показано) может присутствовать кольцевой зазор или промежуток между наружной поверхностью первого колена 151 и цилиндрическим проемом 76.
Из приведенного выше подробного описания и чертежей будут очевидны многие варианты и модификации в пределах и объема концепций или признаков настоящего изобретения, изложенных в прилагаемой формуле.
Раздаточная закрывающая система для контейнера может быть использована для выдачи текучего материала. Система содержит корпус, продолжающийся от контейнера, при этом корпус имеет площадку, ограничивающую проем, крышку, выполненную с возможностью ее перемещения между закрытым положением против площадки и открытым положением для выдачи продукта, и дозирующий клапан, установленный относительно корпуса в проеме площадки. Клапан представляет собой краевую часть, герметично взаимодействующую с корпусом, головку и соединительную втулку. Головка находится латерально внутрь от краевой части, имеет наружную сторону, обращенную к окружающей среде, которая по существу имеет вогнутую форму, при виде снаружи на контейнер, и внутреннюю сторону, обращенную к продукту, при этом она имеет обычно закрытое отверстие, которое открывается, чтобы пропускать поток в ответ на перепад давлений на клапане. Упругая гибкая соединительная втулка имеет внутреннюю поверхность, обращенную к продукту, и наружную поверхность, обращенную к окружающей среде. Причем втулка состоит из первого колена, соединенного с краевой частью, второго колена, соединенного с головкой, чтобы позиционировать головку таким образом, чтобы она находилась на расстоянии латерально внутрь от первого колена для содействия перемещению в наружном направлении головки при выдаче продукта из контейнера и дугообразного переходного участка, который соединяет первое и второе колена. Дугообразный переходный участок имеет по существу выступающую наружу выпуклую конфигурацию, при виде снаружи на корпус, при этом клапан установлен на корпусе таким образом, что переходный участок выступает из проема площадки за по меньшей мере, часть площадки, когда отверстие клапана закрыто, но когда крышка находится в открытом положении для выдачи продукта, при этом дугообразный переходный участок имеет по существу обращенную наружу поверхность для взаимодействия с крышкой, чтобы упруго деформировать переходный участок внутрь, когда крышка находится в закрытом положении, тем самым предотвращая заворачивание соединительной втулки слишком далеко наружу с указанной головкой в положение, в котором отверстие клапана откроется при воздействии на него достаточного перепада давлений. Раздаточная система представляет собой закрывающее средство, отдельное от контейнера, но выполненное с возможностью съемного прикрепления к указанному контейнеру вокруг указанного отверстия. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
| US 6089419 А, 18.06.2000 | |||
| US 6293437 B1, 25.09.2001 | |||
| US 5924605 А, 20.07.1999 | |||
| US 6273305 В1,14.08.2001 | |||
| РАЗДАТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДАЧИ ЖИДКОГО ПРОДУКТА ИЗ РАБОТАЮЩЕГО ПОД ДАВЛЕНИЕМ РАЗДАТОЧНОГО КОНТЕЙНЕРА | 1989 |
|
RU2005682C1 |
