ЦЕЛЬНОФОРМОВАННЫЙ ДОЗИРУЮЩИЙ КЛАПАН И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
WHOLE-MOULDED METERING VALVE AND METHOD OF ITS FABRICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрываемое изобретение относится к сливным дозирующим крышкам (далее дозирующим крышкам) для жидких продуктов, таких как напитки, пищевые приправы и лосьоны для тела, а более конкретно к дозирующему клапану и способу изготовления таких крышек.
Уровень техники
Патент США 6,672,487 раскрывает дозирующую крышку для жидкостей и тару, которая включает в себя сосуд, имеющий корпус для хранения дозируемого продукта и горлышко с открытым устьем. На горлышко сосуда устанавливается дозирующая крышка. В одном варианте осуществления изобретения дозирующая крышка включает в себя основание и колпачок, который шарнирно соединен с основанием, составляя с ним единое целое. Основание имеет площадку с дозирующим отверстием. Внутри дозирующего отверстия посредством отдельного удерживающего обода, прикрепленного к площадке, окружающей дозирующее отверстие, установлен гибкий упругий дозирующий клапан.
Раскрытие изобретения
Основная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить дозирующий клапан, дозирующую крышку, заключающую в себя дозирующий клапан, и способ изготовления дозирующего клапана, при котором дозирующий клапанный элемент является цельноформованным со структурным кольцевым элементом для установки клапана, что облегчает манипулирование клапаном после формования и автоматическую сборку клапана/монтажного обода с корпусом дозирующей крышки или другим поддерживающим структурным элементом.
Настоящее изобретение воплощает в себе ряд аспектов, которые могут быть реализованы отдельно друг от друга или в сочетании друг с другом.
Дозирующий клапан согласно одному аспекту настоящего изобретения включает в себя кольцевой обод, имеющий относительно жесткую формованную пластмассовую конструкцию, и гибкий упругий клапанный элемент, цельноформованный с ободом. Обод и клапанный элемент имеют, по меньшей мере, одно механическое соединение, прикрепляющее клапанный элемент к ободу при формовании упомянутого клапанного элемента на упомянутом ободе. В некоторых вариантах осуществления раскрываемого изобретения механическое соединение включает в себя сквозные отверстия во внутреннем крае кольцевого обода и участки на внешнем краю клапанного элемента, которые заформованы в эти сквозные отверстия при формовании клапанного элемента на ободе.
Дозирующий клапан согласно другому аспекту настоящего раскрываемого изобретения включает в себя кольцевой обод, имеющий относительно жесткую формованную пластмассовую конструкцию, у которого есть внешний край для крепления клапана внутри дозирующего отверстия и внутренний край в форме кольцевого уступа, имеющего разнесенную в угловом направлении цепочку отверстий. Гибкий упругий клапанный элемент формуется на кольце так, что имеет внешний краевой участок, с находящимся в зацеплении уступом обода, и составляющие с ним одно целое участки, которые выступают в отверстия на ободе, присоединяя клапанный элемент к ободу. Предпочтительно, чтобы каждое из отверстий в монтажном ободе являлось сквозным отверстием, которое включало бы в себя расширенный участок, открытый на одной обращенной в осевом направлении поверхности уступа обода, и суженный участок, соосный с расширенным участком и открытый на второй обращенной в осевом направлении поверхности уступа. Предпочтительно, чтобы клапанный элемент включал в себя кольцевой фланец, находящийся во встречном зацеплении со второй обращенной в осевом направлении поверхностью уступа обода, и участки, цельноформованные с плоским кольцевым фланцем, выступающие через суженные участки сквозных отверстий в расширенные участки этих отверстий.
Дозирующий клапан согласно дополнительному аспекту раскрываемого изобретения представляет собой неразъемную цельноформованную конструкцию, которая включает в себя обод, имеющий относительно жесткую конструкцию из термопластической или термореактивной смолы, и гибкий упругий клапанный элемент, имеющий конструкцию из термопластической или термореактивной смолы. Предпочтительно, чтобы обод и клапан формовались последовательно, и предпочтительно, чтобы обод был изготовлен из материала, имеющего более высокую температуру плавления или более высокую температуру размягчения, чем материал клапанного элемента. Предпочтительно, чтобы клапанный элемент был изготовлен из силиконовой композиции, и предпочтительно, чтобы обод был изготовлен из нейлоновой композиции.
Краткое описание чертежей
Раскрываемое изобретение вместе с его дополнительными задачами, признаками, преимуществами и аспектами будет наилучшим образом понято из нижеследующего описания, прилагаемой формулы изобретения и сопровождающих их чертежей, на которых:
фиг.1 - местный разрез тары, которая включает в себя дозирующую крышку с дозирующим клапаном согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - вид в перспективе дозирующей крышки в таре, показанной на фиг.1;
фиг.3 - местный разрез участка фиг.1, внутри области 3;
фиг.4 - вид сверху корпуса дозирующей крышки в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1-3;
фиг.5 - разрез, выполненный, по существу, по линии 5-5 на фиг.4;
фиг.6 - вид снизу корпуса крышки, показанного на фиг.4 и 5;
фиг.7, 8 и 9 - местные разрезы, выполненные, по существу, по соответствующим линиям 7-7, 8-8 и 9-9 на фиг.4;
фиг.10 - местный разрез в увеличенном масштабе участка фиг.5 внутри области 10;
фиг.11 - разрез, выполненный, по существу, по линии 11-11 на фиг.4;
фиг.12 - вид сверху дозирующего клапана в крышке, показанной на фиг.1-3;
фиг.13 - разрез, выполненный, по существу, по линии 13-13 на фиг.12;
фиг.14 - местный разрез в увеличенном масштабе участка фиг.13 внутри области 14;
фиг.15 - разрез, аналогичный разрезу на фиг.13, но иллюстрирующий модифицированный вариант реализации дозирующего клапана согласно настоящему изобретению;
фиг.16 - разрез другого варианта осуществления изобретения;
фиг.17 - увеличенный участок фиг.16 внутри области 17;
фиг.18 - разрез дополнительного варианта осуществления изобретения; и
фиг.19 - местный разрез, выполненный, по существу, по линии 19-19 на фиг.18.
Осуществление изобретения
Фиг.1 иллюстрирует дозирующую тару (20) согласно одному предпочтительному на настоящий момент варианту осуществления изобретения, как включающую в себя сосуд (22), к которому прикреплена дозирующая крышка (24). Сосуд (22) имеет корпус (26) и цилиндрическое горлышко (28) с одним или несколькими элементами крепления, такими как наружные резьбы или сегменты (30) резьбы. Предпочтительно, чтобы сосуд (22) имел конструкцию из формованной пластмассы, имеющую гибкую упругую боковую стенку (31), которую может сжимать пользователь для дозированного розлива (далее дозирования) продукта из тары. Над открытым концом горлышка (28) может быть прикреплена пленочная изоляция (32), так чтобы закрыть устье горлышка после того, как продукт помещен в тару. Перед дозированием продукта пленочная изоляция (32) подлежит удалению пользователем.
Дозирующая крышка (24) в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения представляет собой двухкомпонентную сборочную единицу, которая включает в себя корпус (34), к которому прикреплен дозирующий клапан (36). Предпочтительно, чтобы корпус (34) имел неразъемную цельноформованную пластмассовую конструкцию, показанную на фиг.4-10. Корпус (34) включает в себя основание (40), к которому на шарнире (44) прикреплен с возможностью поворота колпачок (42). Шарнир (44) в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения содержит пару разнесенных в поперечном направлении шарнирных элементов (46), (48), которые вместе образуют шарнир-защелку типа проиллюстрированного в патентах США 5794308 и 6041477. Однако раскрываемое изобретение никоим образом не ограничено шарнирами-защелками этого типа, и могут быть использованы и другие шарнирные механизмы.
Основание (40) включает в себя центральную площадку (50). Центральный участок (52) площадки (50) может иметь куполообразную, такую как, в общем, коническую конструкцию. На центральном участке (52) площадки расположено, предпочтительно находясь по его центру, дозирующее отверстие (54). Как лучше всего видно на фиг.5 и 10, от нижней поверхности центрального участка (52) площадки, окружая дозирующее отверстие (54) и соосно ему простирается в осевом направлении кольцевая стенка (56). На кольцевой стенке (56) может быть предусмотрен внутренний буртик (62), выступающий в радиальном направлении внутрь, который может быть либо непрерывным по окружности, либо сегментированным. Приводимый в качестве примера вариант осуществления изобретения, проиллюстрированный на чертежах, включает в себя внутренний стакан (64) с внутренним средством крепления, таким как резьбы или сегменты резьбы (66) для крепления крышки к горлышку сосуда, и внешний стакан (68), который простирается от периферии площадки (50). Внешний стакан (68) может иметь ту конфигурацию, которая соответствует конфигурации связанного с ним сосуда, такую как цилиндрическая в варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на чертежах. Для упрочнения и повышения жесткости основания (40) корпуса крышки стаканы (64), (68) соединены расположенной по окружности совокупностью ребер (70), простирающихся в радиальном и осевом направлении. Также могут быть использованы корпуса крышки с единственной стенкой.
Площадка (50) в приводимой в качестве примера крышке включает в себя возвышающуюся стенку (72), которая частично окружает центральный участок (52) этой площадки. Возвышающаяся стенка (72) имеет наибольшую осевую высоту вблизи от шарнира (44) и уменьшается по высоте симметрично в обоих направлениях вокруг периферии центрального участка (52), предпочтительно, до нулевой высоты в месте, диаметрально отстоящем от шарнира (44). Уменьшающаяся высота стенки (72) наилучшим образом видна на фиг.5 и 7. Стенка (72) имеет внутреннюю, в радиальном направлении, поверхность (74), которая переходит в центральный участок (52) площадки (50), образуя вогнутую выемку (76), окружающую центральный участок (52). Слова, обозначающие направления, такие как «верхний» и «нижний» используются только в качестве описания, а не в качестве ограничения, в отношении вертикальной ориентации крышки, проиллюстрированной, например, на фиг.1, 3 и 5. Слова, обозначающие направления, такие как «внутренний» и «наружный», используются только в качестве описания, а не в качестве ограничения, в отношении оси крышки или горлышка, в соответствии с тем, что уместно. Как наилучшим образом видно на фиг.5 и 7, выемка (76) имеет вогнутую верхнюю поверхность, основание или дно которой лежит в плоскости, которая расположена под углом по отношению к оси дозирующего отверстия и по отношению к периферическому участку площадки (50). Верхняя поверхность выемки (76) имеет радиус кривизны, который минимален вблизи от шарнира (44) и увеличивается симметрично вокруг центрального участка (52) площадки, становясь, по существу, плоской в месте, диаметрально противоположном шарниру.
Периферийный участок площадки (50) включает в себя уступ (78), который заглублен в радиальном направлении по отношению к куполообразному центральному участку (52). Уступ (78) простирается, полностью окружая центральный участок (52), в плоскости, которая в предпочтительном варианте перпендикулярна оси основания (40). По меньшей мере, частично окружая площадку (50), соседствуя в осевом направлении с уступом (78), но располагаясь на расстоянии от него, простирается выступающий вовне в радиальном направлении круговой буртик (80). Уступ (78) расширен в позиции (79), диаметрально противоположной шарниру (44).
Колпачок (42) включает в себя стенку-основание (82) и периферийный стакан (84). В закрытом положении колпачка (фиг.1) кромка стакана (84), удаленная от стенки-основания (82), в предпочтительном варианте лежит в плоскости уступа (78) и приспособлена для зацепления кромки с уступом (78) на основании (40). Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, частично окружая стакан (84) колпачка, простирался внутренний буртик (86) для захода с защелкиванием за буртик (80) (фиг.8), чтобы удерживать колпачок в закрытом положении. В закрытом положении колпачка, как показано на фиг.1 и 3, между клапаном (36) и внутренним краем дозирующего отверстия (54) размещается кольцевой буртик (90), расположенный на стенке-основании (82) колпачка. В закрытом положении колпачка, как показано на фиг.1 и 3, примыкая к клапану (36), размещаются пересекающиеся стенки (92), расположенные в пределах буртика (90). Стенки (92) и буртик (90) помогают предотвратить открытие клапана (36) при закрытом колпачке, тем самым предотвращая нежелательную утечку продукта из внутреннего пространства тары. Стакан (84) имеет углубление в позиции (85) (фиг.2, 4 и 5), а стенка-основание (82) выступает над этим углублением. Расширение (79) уступа и углубление (85) образуют выступ для большого пальца для открывания колпачка крышки. В пределах, описанных до сих пор, крышка (24) аналогична той, что раскрыта в заявке на патент США, имеющий порядковый номер 10/874,036, раскрываемое изобретение которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Дозирующий клапан (36) показан подробно на фиг.12-14. Клапан (36) включает в себя (монтажный) кольцевой обод (100), с которым сформован как единое целое клапанный элемент (102). Кольцевой обод (100) клапана имеет относительно жесткую пластмассовую конструкцию, тогда как клапан (102) является гибким и упругим. В одном предпочтительном на настоящий момент варианте осуществления раскрываемого изобретения клапанный элемент (102) имеет конструкцию из жидкого кремнийорганического каучука (LSR-каучука). Кольцевой обод (100) клапана в этом примере изготовлен из пластмассы, такой как нейлон, способной выдержать относительно высокую температуру отверждения жидкого кремнийорганического каучука. Однако согласно настоящему раскрываемому изобретению, клапанный элемент (102) сочленяется с кольцевым ободом (100) посредством, по меньшей мере, одного механического соединения (104), так что материалы дозирующего клапана и кольцевого обода не обязательно должны (хотя и могли бы) быть химически совместимыми, такими, чтобы образовывать химическую связь между дозирующим клапаном и кольцевым ободом во время операции формования клапана.
Кольцевой обод (100) включает в себя внешний край, образованный кольцевой стенкой (106), имеющей подходящую конструкцию для установки клапана (36) внутри корпуса дозирующей крышки. От стенки (106) выступает радиально во внутреннем направлении кольцевой уступ (108). Предпочтительно, чтобы кольцевой уступ (108) был плоским и перпендикулярным центральной оси стенки (106). В кольцевом уступе (108) выполнено множество отверстий (110) в виде разнесенной в угловом направлении цепочки вокруг оси дозирующего отверстия. Предпочтительно, чтобы отверстия (110) были одинаковыми, и предпочтительно, чтобы они были сквозными отверстиями, которые включают в себя расширенный участок (112), который открыт на одной обращенной в осевом направлении поверхности (114) кольцевого уступа (108), и соосный ему, но относительно суженный участок (116), который открыт на противоположной обращенной в осевом направлении поверхности (118) кольцевого уступа (108). Клапанный элемент (102), в том виде, как он сформован, имеет плоский кольцевой выступающий радиально во внешнем направлении кольцевой фланец (120) с расположенной по окружности цепочкой выступающих в осевом направлении участков (122), которые выступают через суженные участки (116) отверстий (110) в расширенные участки (112). Кольцевой фланец (120) находится во взаимном зацеплении с обращенной в осевом направлении поверхностью (118) кольцевого уступа (108), так что участки (122) выступают через суженные участки (116) и в расширенные участки (112) отверстий (110), тем самым механически присоединяя клапан (102) к кольцевому ободу (100) по всей периферии клапана. Клапанный элемент (102) в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения включает в себя центральный участок (136), составляющий одно целое с кольцевым фланцем (120). Центральный участок (136) включает в себя одну или несколько прорезей (138) (фиг.12) для дозирования продукта. Проиллюстрированная конфигурация центрального участка (136) приводится только в качестве примера и не относится напрямую к предмету настоящего раскрываемого изобретения.
Фиг.15 иллюстрирует дозирующий клапан (130), который аналогичен клапану на фиг.12-14, но в котором клапанный элемент (132) сформован с верхней поверхностью, а не с нижним торцом или нижней поверхностью (монтажного) кольцевого обода (134). В других отношениях дозирующий клапан (130) на Фиг.15 аналогичен клапану (36) на фиг.12-14, и для указания одинаковых или корреспондирующих элементов используются одинаковые ссылочные позиции.
Фиг.16-17 иллюстрируют дозирующий клапан (140), который включает в себя (монтажный) кольцевой обод (142) и клапанный элемент (144), сформованный на кольцевом ободе. Кольцевой обод (142) имеет выступающий по направлению внутрь кольцевой уступ (146), который предпочтительно является плоским и перпендикулярным оси кольцевого обода. Одна поверхность кольцевого уступа (146), предпочтительно его нижняя поверхность, имеет множество кольцевых выступов (148). Предпочтительно, чтобы эти выступы содержали, по меньшей мере, одну кольцевую стенку или ребро, а более предпочтительно, чтобы пару кольцевых стенок или ребер. Ребра могут быть непрерывными по окружности или иметь разрывы. Предпочтительно, чтобы ребра были концентрическими по отношению друг к другу и к оси кольцевого обода (142). В качестве альтернативы ребрам может быть использована цепочка участков, и участки могут иметь головки, как у заклепок, расположенные на расстоянии от кольцевого уступа (146). Когда клапанный элемент формуется на кольцевом ободе (142), кольцевые выступы (148) становятся заделанными в кольцевой фланец (120) и удерживают клапанный элемент на месте.
Фиг.18 и 19 иллюстрируют клапан (150), который представляет собой модификацию клапана (36), показанного на фиг.12-14. Клапан (150) включает в себя (монтажный) кольцевой обод (156) и клапанный элемент (158). Соседние пары расширенных участков (112) отверстий, каковые участки принадлежат сквозным отверстиям (110), соединяются выемкой (152), отформованной в кольцевом уступе (108). Материал клапанного элемента (158) распространяется в позиции (154) через выемки (152), соединяя соседние пары участков (122). Аналогичная модификация могла бы быть выполнена для варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.15.
В проиллюстрированных вариантах осуществления раскрываемого изобретения клапан (36), (130), (140) или (150) установлен внутри корпуса (34) крышки, будучи закрепленным посадкой с защелкиванием в стенке (56)и удерживаемым буртиком (62) (фиг.3). Эта схема установки приводится в качестве примера, и могут быть использованы и другие подходящие схемы.
Клапаны (36), (130), (140) или (150) могут быть изготовлены в двухступенчатой операции, в ходе которой сначала формуются кольцевые обода (100), (134), (142), (156), а затем кольцевые обода помещаются в соответствующую форму для формования клапанных элементов (102), (132), (144), (158) на кольцевых ободах в ходе соответствующей операции формования с закладной деталью. Однако еще более предпочтительно согласно настоящему раскрываемому изобретению формование клапанов (36), (130), (140) или (150) в ходе одноступенчатой операции формования двух материалов. В ходе такой операции сначала в образованной надлежащим образом полости формы формуются кольцевые обода (100), (134), (142), (156). Затем одна или более секций формы, которые образуют полость формы, передвигаются или переустанавливаются таким образом, чтобы образовать вторую полость формы, в которой на кольцевом ободе формуется, образуя с ним единое целое, дозирующий клапанный элемент (102), (132), (144) или (158). В любом случае дозирующий клапан покидает форму как завершенная сборочная единица, что значительно облегчает манипулирование дозирующим клапаном и автоматизированную сборку дозирующего клапана с корпусом крышки или другим поддерживающим структурным элементом. Также отметим, что дозирующий клапан, включающий в себя монтажный обод и клапанный элемент, образует «средство», которое может быть использовано в сочетании с корпусами дозирующих крышек многих разнообразных конфигураций. Таким образом, единое дозирующее клапанное средство может быть использовано в сочетании с корпусами дозирующих крышек для различных потребителей и/или применений.
Как было отмечено выше, материалы монтажного обода и клапанного элемента выбираются таким образом, чтобы достичь требуемых результатов, включая способность формуемого первым монтажного обода выдерживать температуры формования и отверждения формуемого вторым дозирующего клапана. Иначе говоря, при использовании предпочтительной технологии последовательного инжекционного формования температура плавления или температура размягчения формуемого первым компонента, предпочтительно обода, является более высокой, чем температура плавления формуемого вторым компонента, предпочтительно клапанного элемента. Предпочтительно, чтобы обод имел относительно жесткую конструкцию из термопластической или термореактивной смолы, и предпочтительно, чтобы клапанный элемент имел гибкую упругую конструкцию из термопластической или термореактивной смолы. Для клапанного элемента предпочтительным является силикон, а конкретно жидкий кремнийорганический каучук, являющийся термореактивной смолой. Для клапанного элемента могли бы использоваться термопластичные эластомеры, такие как стироловые сополимеры, такие как SBS (стирол-бутилен-стирол), SIBS (стирол-изобутилен-стирол), SEBS (стирол-этилен-бутилен-стирол) и SEPS (стирол-этилен-пропилен-стирол). Для обода могут быть использованы термопластические смолы, такие как полифеноламид, полифеноламин, полибутилентерефталат, нейлон и полипропилен со стеклонаполнителем.
Таким образом, были раскрыты дозирующий клапан, дозирующая крышка и способ изготовления дозирующего клапана, которые полностью выполняют все задачи и цели, поставленные выше. Раскрываемое изобретение было представлено в связи с несколькими предпочтительными на настоящий момент вариантами реализации дозирующего клапана, и был рассмотрен ряд модификаций и изменений. Специалистам обычного уровня квалификации в данной области техники легко придут на ум и другие модификации и изменения. Подразумевается, что настоящее раскрываемое изобретение охватывает все такие модификации и изменения, которые находятся в пределах сущности и общего объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.