УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЗАЩИТНЫХ УПАКОВОК С ПАКЕТОМ НА КЛАПАНЕ
DEVICE AND METHOD FOR FILLING OF AEROSOL PROTECTIVE PACKS WITH PACKET ON VALVE

Область техники
Настоящее изобретение относится к введению пропеллента и продукта в аэрозольные емкости. Более конкретно изобретение относится к наполнению таких емкостей, как защитные емкости с пакетом на клапане, в которых пакет внутри емкости предназначен для размещения продукта, подлежащего выдаче, а оставшаяся часть емкости предназначена для размещения пропеллента.
Предпосылки создания изобретения
Аэрозольные емкости типа защитных емкостей с пакетом на клапане включают в себя хорошо известные варианты осуществления с поршнем в баллоне и с пакетом в баллоне. В одном из видов последнего, на который направлено настоящее изобретение, открытый конец мягкого пакета внутри баллона может быть герметично присоединен к корпусу клапана аэрозольного клапана. Такие варианты осуществления упоминаются как системы с пакетом на клапане. Продукт, подлежащий выдаче из аэрозольной емкости, обычно вводят в мягкий пакет, а сжиженный пропеллент или сжатый газ вводят в аэрозольную емкость снаружи пакета, между наружной стенкой пакета и внутренней стенкой баллона. Когда аэрозольный клапан приводят в действие, пропеллент воздействует на наружную стенку пакета, заставляя продукт выходить наружу из аэрозольного клапана в окружающую среду снаружи баллона. Если срабатывание клапана прекращается, то, следовательно, выдача продукта прекращается.
Ранее введение пропеллента в емкость снаружи пакета обычно выполняли введением пропеллента под установочную чашу или через дно емкости или с помощью других сложных схем и конструкций. Такие формы введения пропеллента могут требовать специального и дорогостоящего оборудования для наполнения, которое является труднодоступным для многих коммерческих фирм, осуществляющих наполнение аэрозольных емкостей, которые обычно используют обычное оборудование для наполнения, предназначенное для наполнения аэрозольных емкостей, которые не включают в себя системы с пакетом на клапане. Такие способы наполнения пропеллентом согласно предшествующему уровню техники также могут быть достаточно долгими. Кроме того, системы с пакетом на клапане согласно предшествующему уровню техники обычно не позволяют отдельно выполнять наполнение сжатым продуктом и пропеллентом после того, как клапан был прикреплен к емкости так, чтобы продукт и пропеллент не могли смешаться, и введение продукта не могло быть перекрыто неточным расположением стержня при введении продукта.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на создание простого и эффективного устройства для введения под давлением в любом порядке пропеллента в емкость снаружи пакета и продукта (например, геля) в пакет внутри емкости. Обе операции осуществляют посредством использования обычного оборудования для заполнения под давлением, причем после того, как пакет герметично установлен на корпусе или на удлинении корпуса аэрозольного клапана или на крепежном приспособлении, таком как клин, присоединенном к корпусу или удлинению корпуса. В этом применении использование термина «корпус клапана» в связи с присоединением пакета следует рассматривать, включая присоединение к такому корпусу удлинителя или крепежного приспособления.
Пропеллент вводят из наполнительной головки вокруг наружного участка штока клапана, между штоком клапана и отверстием установочной чаши для штока клапана, над верхом прокладки аэрозольного клапана, между наружным участком корпуса клапана и установочной чашей и вниз, в аэрозольную емкость снаружи пакета, установленного на корпусе клапана. Во время этой операции наполнения пропеллентом шток клапана нажат, тем самым позволяя прокладке аэрозольного клапана согнуться, обеспечивая протекание пропеллента над прокладкой. В то же самое время наполнительная головка закупоривает верхнее выдачное отверстие штока клапана, так чтобы пропеллент заполнял только пространство вокруг наружного участка штока клапана, как было описано выше.
Операция введения пропеллента, как описано выше, в общем, хорошо известна для аэрозольных систем, где нет отдельного пакета для продукта, уже присоединенного к корпусу клапана. Наличие такого присоединенного пакета для продукта создает серьезную помеху для такого введения пропеллента, то есть пропеллент, проходящий вокруг штока, может также пройти между согнутой прокладкой клапана и примыкающим к ней штоком клапана внутрь корпуса клапана между внутренней стенкой корпуса и наружной стенкой штока. В этом случае пропеллент может получить открытый доступ вниз, в пакет с продуктом. Это, конечно же, очень нежелательно в защитной упаковке с пакетом на клапане, в которой продукт и пропеллент должны содержаться отдельно друг от друга.
Первый объект настоящего изобретения позволяет использовать вышеописанный способ введения сжатого пропеллента в системе с пакетом на клапане, где пакет уже присоединен к корпусу клапана, а клапан присоединен к емкости. Это осуществлено посредством создания кольцевой внутренней поверхности на корпусе клапана, например, поверхности в виде усеченного конуса и наружной кольцевой поверхности на штоке клапана, например, поверхности в виде усеченного конуса, причем две указанные поверхности находятся в уплотнительном контакте друг с другом только тогда, когда направленное вниз давление сцепления головки для введения пропеллента толкает шток клапана вниз на всю длину хода, чтобы выполнить такой контакт при введении пропеллента. Это направленное вниз давление наполнительной головки может превысить обычное давление срабатывания, прикладываемое пользователем, в направлении вниз или вбок к штоку, чтобы вызвать срабатывание клапана и выдачу. Таким образом, указанные соответствующие поверхности штока и корпуса в виде усеченного конуса не будут контактировать и уплотняться друг относительно друга при обычном срабатывании клапана, так как такой контакт и уплотнение при срабатывании препятствуют выходу продукта из пакета в корпус клапана и наружу из клапана. Указанные соответствующие поверхности штока и корпуса, имеющие форму усеченного конуса, при уплотнении друг относительно друга при введении пропеллента предотвращают попадание пропеллента в пакет для продукта при наполнении. Профили поверхностей штока и корпуса, отличные от усеченного конуса, могут быть использованы при условии, что они эффективно уплотняются друг относительно друга, чтобы предотвратить попадание пропеллента в пакет для продукта.
Во втором объекте настоящего изобретения пакет для продукта в баллоне, герметично присоединенный к корпусу клапана, может быть наполнен продуктом после вышеописанного наполнения пропеллентом (или до него). Введение продукта выполняют через канал выдачи в штоке клапана, причем шток клапана прижат на расстояние, существенно меньшее, чем при введении пропеллента, но на достаточную величину, чтобы разомкнуть уплотнение боковых отверстий штока с прокладкой клапана. Продукт, например гель, течет вниз по центральному каналу штока клапана через боковые отверстия штока внутрь корпуса клапана и вниз в пакет, присоединенный к корпусу клапана. Шток клапана удерживают в заданном нажатом положении посредством сочетания конфигурации штока и новой конфигурации переходного элемента для вставки в головке для введения продукта. Более конкретно, кольцевая выемка в поверхности штока клапана использована для сцепления с подпружиненными радиальными ползунами в элементе для вставки головки для введения продукта, чтобы поддерживать положение штока клапана при наполнении (такие выемки штока использовались ранее, но для совершенно другой цели - закрепления кнопок переключателя). Без такого блокирующего взаимного зацепления положение штока может колебаться под давлением продукта, входящего в шток клапана. Это колебание может заставить шток подняться при введении продукта, частично или полностью закрывая боковые отверстия штока и препятствуя введению продукта, или может прижать шток настолько, чтобы уплотнить шток относительно корпуса вышеописанными кольцевыми поверхностями в виде усеченного конуса, препятствуя введению продукта в пакет.
Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан новый способ, описанный выше, в соответствии с чем введение сжатого пропеллента через верх и введение сжатого продукта через верх в любом порядке выполняют, соответственно, вокруг штока клапана и через шток клапана в систему с пакетом на клапане, в которой пакет для продукта уже герметично присоединен к корпусу клапана, и клапан уже прикреплен к емкости. Шток клапана находится в первом заданном нажатом положении для введения сжатого пропеллента и во втором заданном нажатом положении - для введения сжатого продукта.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из последующего описания, чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - частичный вид в осевом разрезе аэрозольной клапанной системы защитной упаковки с пакетом на клапане согласно настоящему изобретению, иллюстрирующий аэрозольный клапан в закрытом положении;
фиг.2 - частичный вид в осевом разрезе аэрозольной клапанной системы с пакетом на клапане согласно настоящему изобретению, соответствующий фиг.1, где пропеллент вводят в аэрозольную емкость снаружи пакета посредством головки для введения пропеллента;
фиг.3 - вид в осевом разрезе штока аэрозольного клапана согласно настоящему изобретению;
фиг.4 - частичный вид в осевом разрезе головки для введения продукта согласно настоящему изобретению, расположенной над аэрозольной клапанной системой с пакетом на клапане с фиг.1, но еще не сцепленной с ней;
фиг.5 - частичный вид в осевом разрезе, соответствующий фиг. 4, но с головкой для наполнения продуктом, сцепленной со штоком клапана и вводящей продукт в аэрозольную клапанную систему с пакетом на клапане с фиг.1;
фиг.6 - вид в осевом разрезе в увеличенном масштабе ползунных компонентов головки для введения продукта с фиг.5; и
фиг.7 - вид сверху в увеличенном масштабе дна ползунных компонентов с фиг.6.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Как показано на фиг.1, аэрозольная клапанная система 10 включает в себя обычную закрытую емкость или баллон 11 (показан только верхний участок) с верхним кольцевым отверстием 12, внутри которого установлена аэрозольная установочная чаша 13. Внутри установочной чаши 13 по центру расположен аэрозольный клапан 14, содержащий шток 15 клапана и корпус 16 клапана. Корпус 16 клапана на удлинении 16а его нижнего конца имеет мягкий пакет 17 для продукта, присоединенный к нему герметичным соединением. Мягкий пакет 17 может быть выполнен из полиэтилена и/или других материалов (включая материалы в слоистом виде) и иметь хорошо известную конструкцию. Пакет 17 будет содержать продукт, подлежащий выдаче из аэрозольной емкости, и является полностью закрытой конструкцией, за исключением верха пакета, где он открыт только во внутреннюю часть 18 корпуса клапана. Пакет 17 приваривают по всему его верхнему отверстию к наружной части нижнего удлинения 16а корпуса клапана. Пакет 17, как вариант, может быть приварен к клину или другому крепежному приспособлению на конце нижнего удлинения 16а. Пакет 17, показанный только частично, проходит вниз в емкость, приближаясь ко дну емкости известным образом.
Шток 15 аэрозольного клапана включает в себя центральный канал 19 выдачи и боковые отверстия 20, которые уплотнены прокладкой 21, когда аэрозольный клапан 14 закрыт кольцевой прокладкой 21, имеющей центральное отверстие. Пружина 22 во внутренней части 18 корпуса 16 клапана смещает шток 15 клапана в закрытое положение, как показано на фиг.1, если клапан 14 не приводят в действие.
Когда пропеллент введен в аэрозольную емкость 11 в пространство 23 снаружи пакета 17, и продукт введен во внутреннюю часть 24 пакета 17, аэрозольная клапанная система готова к использованию. Когда на шток 15 клапана нажимают (или перемещают его вбок в случае с рычажным клапаном), прокладка 21 выходит из уплотнения с боковыми отверстиями 20 штока. Давление пропеллента снаружи пакета 17 давит внутрь на мягкий пакет 17, выталкивая продукт в пакете вверх через внутреннюю часть 18 корпуса 16 клапана, через боковые отверстия 20 и вверх по каналу 19 выдачи штока в окружающую среду. Как известно, для приведения в действие штока 15 клапана для выдачи может быть использован переключатель (не показан, причем он может иметь различные формы). Когда шток 15 больше не приводят в действие, пружина 22 толкает шток 15 клапана обратно в исходное положение, где прокладка 21 снова уплотняет боковые отверстия 20, чтобы препятствовать дальнейшей выдаче.
Теперь со ссылкой на первый объект настоящего изобретения обратимся к фиг.2. Головка 30 для введения пропеллента показана в положении наполнения и представляет собой обычное хорошо известное устройство. Шток 15 клапана прижат головкой для введения, и закупорочный элемент 31 закупоривает верх канала 19 выдачи штока, чтобы препятствовать прохождению пропеллента вниз через канал при его введении. Закупорочный элемент 31 является кольцевым элементом с множеством радиально наружных отверстий 32 для введения через них пропеллента, как показано стрелками на фиг.2. Пропеллент вводят известным образом вниз через канал 33 головки для введения, через отверстия 32 вниз вдоль наружной поверхности штока 15, через круглое отверстие 13а в верхней части установочной чаши 13, через которую проходит шток 15, наружу по верху уплотнительной прокладки 21 клапана, вниз вдоль наружной стороны корпуса 16 клапана, и, наконец, в пространство 23 емкости снаружи пакета 17. Этот способ введения хорошо известен и раскрыт, например, в патентах США № 4015752 и 4015757, опубликованных 5 апреля 1997 года и включенных сюда посредством ссылок.
Следует отметить, что вышеописанное введение пропеллента происходит наряду с тем, что пакет 17 для продукта уже расположен внутри емкости 11 и приварен к удлинению 16а корпуса клапана. В системе защитной упаковки согласно настоящему изобретению важно, чтобы пропеллент при введении не попадал в пакет 17, который предназначен исключительно для размещения продукта, подлежащего выдаче. Это нежелательное попадание возможно при использовании стандартного штока 15 клапана и корпуса 16 клапана, в которых, как показано на фиг.3, пропеллент, подлежащий введению поверх прокладки 21, также может пробиться между прокладкой 21 и стороной штока 15 клапана у кольцевой области 21а контакта со штоком 15 клапана согнутой вниз прокладки 21, показанной на фиг.2. В стандартном аэрозольном клапане шток 15 клапана не находится в уплотнительном контакте с внутренней поверхностью корпуса 16 клапана при введении пропеллента, и, таким образом, пропеллент, пробиваясь между согнутой прокладкой 21 и стороной штока 15 клапана, проходит вниз через внутреннюю часть 18 корпуса 16 клапана и вниз в пакет 17. Настоящее изобретение позволяет избежать этого посредством использования поверхности 34 в виде усеченного конуса, проходящей вокруг промежуточного участка штока клапана (см. также фиг.1 и 3), и поверхности 35 в виде усеченного конуса, проходящей вокруг корпуса 16 клапана (см. также фиг.1). Поверхность 34 может, например, находиться под углом в двадцать градусов к вертикали, и поверхность 35 может находиться под тем же углом к вертикали. В закрытом положении аэрозольного клапана (см. фиг.1) поверхности 34 и 35 отделены друг от друга. Подобно этому, когда аэрозольный клапан приводят в действие при обычной операции выдачи, шток 15 клапана не будет прижат достаточно для того, чтобы привести поверхности 34 и 35 в уплотнительный контакт обычным давлением срабатывания, действующим против силы пружины 22. Однако при введении пропеллента сила головки для пропеллента, действующая на шток 15 клапана, заставляет шток клапана 15 достаточно прижаться, так что поверхности 34 и 35 в виде усеченного конуса образуют друг с другом кольцевой уплотнительный контакт пластмассы с пластмассой. Следовательно, вводимый пропеллент не может пройти вниз в удлинение 16а корпуса клапана и в пакет 17, так как поверхности 34 и 35 герметично закрывают пакет от попадания пропеллента. Обычная головка 30 для введения пропеллента может таким образом быть использована, несмотря на присутствие пакета 17 для продукта в емкости 11. Головка 30 для введения, как хорошо известно, также включает в себя распорный цилиндр 36 и кольцевую прокладку 37.
На фиг.3, 4 и 5 проиллюстрирован второй объект настоящего изобретения, относящийся к введению продукта. Следует понимать, что введение продукта может происходить после операции введения пропеллента, проиллюстрированной на фиг.2, или до нее. На фиг.4 показана головка 40 для введения продукта перед размещением на аэрозольной клапанной системе, а на фиг.5 показана головка 40 для введения продукта после того, как она установлена в положение для введения продукта в пакет 17 в баллоне 11. Головка 40 для введения включает в себя наружную кольцевую стенку 41, внутренний кольцевой элемент 42 для введения продукта, включающий в себя канал 43 для продукта, распорный цилиндр 44 и установочный элемент 45 для вставки для введения продукта. Элемент 45 содержит U-образные направляющие скольжения, а внутри направляющих в положениях, например, на сто восемьдесят градусов друг от друга имеет радиальные ползуны 47 и 48 (см. также фиг.6, 7), которые подпружинены пружинами 49 и 50, чтобы смещать ползуны 47 и 48 по радиусу внутрь и слегка в отверстие 46. Пружины 49 и 50 упираются в элемент 42 для введения продукта с одного конца каждой пружины, причем другой конец каждой пружины, соответственно, входит в отверстия 47а и 48а ползунов 47, 48. Когда головка 40 для введения продукта расположена на аэрозольной клапанной системе, верхний наружный участок 15а штока 15 устанавливается в отверстие 46 и смещает ползуны 47, 48 по радиусу наружу против пружин 49 и 50. Как показано на фиг.3, 4 и 5, шток 15 также имеет кольцевую выемку 60 по периферии штока 15 клапана. Следовательно, при прохождении верхнего наружного участка 15а штока 15 вверх через отверстие 46 радиальные ползуны 47 и 48 защелкиваются в выемке 60 штока под действием силы пружин 49 и 50. Криволинейные поверхности 51 и 52 (см. фиг.6, 7) ползунов 47 и 48 теперь окружают шток 15. В этом положении, как показано на фиг.5, шток 15 клапана находится в нажатом вниз положении, так что боковые отверстия 20 штока больше не уплотнены прокладкой 21. Шток 15 заблокирован в его точном нажатом положении ползунами 47 и 48, зацепленными в выемке 60 штока, при этом нажатого положения достаточно, чтобы снять уплотнение с отверстий 20 штока, хотя оно не так велико, чтобы уплотнительным образом сцепить поверхности 34 и 35 штока и корпуса, имеющие форму усеченного конуса.
Теперь, чтобы осуществить введение продукта в пакет 17, продукт вводят через канал 43, канал 19 выдачи штока, боковые отверстия 20 штока, внутреннее пространство 18 корпуса 16 клапана, вниз через удлинение 16а корпуса клапана и в пакет 17. Когда введение продукта завершено, головку 40 для введения продукта удаляют. Точное позиционирование штока 15 клапана, обеспеченное радиальными ползунами 47, 48 и выемкой 60 штока, не только препятствует дальнейшему нажатию штока 15, уплотняющему поверхности 34, 35 и препятствующему введению продукта в пакет, но также препятствует поднятию штока 15 из-за противодавления, уплотняющему боковые отверстия 20 и препятствующему попаданию продукта в корпус 16 клапана при введении продукта.
Согласно третьему объекту настоящего изобретения из вышеприведенного описания видно, что система с пакетом на клапане, в которой пакет уже находится в баллоне, и клапан неподвижно прикреплен к емкости, может, следовательно, быть наполнена сверху под давлением как пропеллентом, так и продуктом, причем в любом порядке. Управляя степенью нажатия штока и уплотнения штока во время соответствующих операций введения и обеспечивая первое и второе заданные прижатые положения штока во время указанных операций, в пространство баллона снаружи пакета вводят только пропеллент, а в пакет вводят только продукт. Таким образом, в результате получена простая быстрая и эффективная наполнительная система с использованием обычного оборудования для наполнения под давлением.
Специалисты в данной области техники поймут, что в настоящем изобретении могут быть выполнены различные изменения и/или модификации без отступления от идеи и объема изобретения. Настоящие варианты осуществления, следовательно, следует рассматривать как иллюстративные, но неограничивающие. Исключительно в качестве примера вводимая трубка может проходить от корпуса клапана вниз в пакет для продукта, чтобы препятствовать образованию в пакете воздушных карманов при выдаче. Также следует понимать, что наименования ссылочных позиций, как они использованы в описании, использованы и предназначены для использования в связи с обычным обозначением позиций, показанным на чертежах, и не предназначены для ограничений в других отношениях.