ДОЗИРУЮЩИЙ КОЛПАЧОК
METERING CAP

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к многокамерному дозирующему колпачку, в частности для дозирования дезинфицирующей композиции.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Множество жидких препаратов содержат активные ингредиенты, которые ухудшаются с течением времени, ограничивая срок годности продукта. Это особенно актуально в отношении дезинфицирующих средств или стерилизующих реагентов, таких как диоксид хлора, в котором активный ингредиент получают на месте, когда требуется путем смешивания двух реагентов. Примеры описаны в WO 2005/011756. Диоксид хлора, например, может быть получен путем смешивания раствора хлорита и кислоты.
[0003] Известно использование дозирующего колпачка, расположенного в горлышке резервуара, причем колпачок имеет две внутренние камеры, каждая из которых содержит реагент. Выпуск содержимого камер в резервуар обеспечивает возможность смешивания реагентов и создания активного ингредиента. Примеры такого дозирующего колпачка описаны в US 8,839,982. Дозирующий колпачок имеет две или большее количество независимо уплотненных и выполненных с возможностью активации камер для дозирования, каждая из которых может содержать различное вещество, которое будет выпущено в основную камеру.
[0004] Недостаток известных систем дозирующего колпачка состоит в том, что объем колпачка обычно меньше объема основной камеры. Соответственно реагенты присутствуют в концентрированной форме и выпускаются в разбавляющую жидкость, такую как вода, в основной камере. Может возникать значительная задержка между выпуском содержимого камер и достижением адекватной концентрации активного реагента в основной камере. Желательно уменьшить или минимизировать эту задержку.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Аспекты настоящего изобретения определены в независимых пунктах. Предпочтительные признаки определены в зависимых пунктах.
[0006] Изобретение предусматривает по меньшей мере частичное предварительное смешивание содержимого камер перед тем, как смесь будет выпущена в основную камеру. Такое предварительное смешивание ускоряет формирование активного реагента и уменьшает или минимизирует задержку достижения адекватной концентрации активного реагента в основной камере.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] Ниже настоящее изобретение описано подробно только в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
[0008] На ФИГ. 1 и 2 показаны виды частичного узла дозирующего колпачка согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
[0009] На ФИГ. 3 показан просвечивающий вид частичного узла, показанного на ФИГ. 2;
[0010] На ФИГ. 4 показан центральный разрез частичного узла, показанного на ФИГ. 2;
[0011] На ФИГ. 5-7 показаны этапы изготовления дозирующего колпачка согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
[0012] На ФИГ. 8 показан частичный узел для изготовления дозирующего колпачка согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения;
[0013] На ФИГ. 9-12 показаны 5 этапы использования дозирующего колпачка, показанного на ФИГ. 7;
[0014] На ФИГ. 13-15 показан корпус колпачка для использования в альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения;
[0015] На ФИГ. 16-26 показан узел крышки и этапы его использования в одном варианте реализации настоящего изобретения;
[0016] На ФИГ. 27 показан еще один вариант реализации корпуса колпачка; и
[0017] На ФИГ. 28 показан корпус колпачка, показанного на ФИГ. 27, в горлышке резервуара.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] Частичный узел, показанный на ФИГ. 1-4, содержит корпус 4 колпачка, имеющий первый конец 6 и второй конец 8. Первая полость 14 образована в корпусе 4 по меньшей мере первой стенкой 10, и вторая полость 16 образована в корпусе 4 по меньшей мере второй стенкой 12. Разделительный элемент 18 расположен между первой полостью 14 и второй полостью 16. Разделительный элемент 18 может быть общей стенкой, разделяющей полости, или он может быть выполнен в форме дополнительной стенки. Корпус 4 колпачка имеет периферийную стенку 24 на первом конце 6 и согласно данному варианту реализации буртик 32 на втором конце. Каждая из полостей 14, 16 имеет стенку, которая является сжимаемой подобно гармошке, как лучше всего показано на ФИГ. 3 и 4. Первая полость 10 имеет первый прорывающий штырь 20, а вторая полость 12 имеет второй прорывающий штырь 22, как показано на ФИГ. 4.
[0019] На ФИГ. 5-7 показаны этапы изготовления приведенного в качестве примера дозирующего колпачка 2. Первая полость 14 по меньшей мере частично заполнена первой текучей средой, содержащей первый реагент 26, и вторая полость 16 по меньшей мере частично заполнена второй текучей средой, содержащей второй реагент 28. Термин "текучая 5 среда" использован в настоящей заявке для обозначения жидкостей, паст, аэрозолей, порошков, солей и гелей. Разделительный элемент 18 согласно данному варианту реализации имеет углубление или полую область 19, соответствующую литьевому каналу при изготовлении корпуса 4 колпачка. Гибкое уплотнение 30 связано с периферийной стенкой 24 на первом конце корпуса 4 колпачка 10 и разделительным элементом 18 для изоляции содержимого первой полости 14 от содержимого второй полости 16. В данном примере уплотнение 30 соединено сваркой с периферийной стенкой 18 наружной сварочной областью B и удерживающей сварочной областью C-C (на ФИГ. 7). Центральная сварочная область A создает особенно слабую связь из-за углубления 19, на котором уплотнение 30 имеет уменьшенную площадь контакта с основным разделительным элементом 18.
[0020] Уплотнение 30 выполнено с возможностью пластичной или упругой деформации под давлением. Подходящие материалы для уплотнения известны специалистам. Уплотнение 30, например, может быть выполнено из слоистого материала, состоящего из полиэтилена (PE)/полиамида (РА)/сополимера этилена и винилацетата (ЕВА) или полиэтилена/алюминия/сополимера этилена и винилацетата. Корпус 4 колпачка может быть выполнен из любого подходящего конструкционного материала, в частности, пластикового материала, такого как полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). Уплотнение 30 может быть связано с периферийной стенкой 24 и разделительным элементом 18 любыми подходящими способами; например, соединено сваркой или с использованием адгезива. Подходящие адгезивы и способы соединения сваркой известны специалистам.
[0021] Следует понимать, что корпус 4 колпачка может иметь любой размер, соответствующий его намеченному использованию, и может содержать больше чем две камеры. Например, корпус 4 колпачка, показанный на ФИГ. 8, является более широким и более коротким, чем корпус 4 колпачка, показанный на ФИГ. 1, и он содержит третью полость 15 в дополнение к первой полости 14 и второй полости 16. Третья полость 15 может содержать третью текучую среду с третьим реагентом.
[0022] На ФИГ. 9-12 показаны этапы использования дозирующего колпачка 2. Применение давления к стенкам 10, 12 полостей 14, 16 вызывает постепенное сжатие стенок гармошкой. При постепенном увеличении давления в полостях достигается критическое давление, при котором связь между уплотнением 30 и разделительным элементом 18 разрывается первоначально в углублении 19, которое является участком наиболее слабой связи, в результате чего обеспечивается возможность деформации 1уплотнения 30, которое приобретает форму купола (как показано на ФИГ. 9 и 11). Указанная деформация обеспечивает возможность по меньшей мере частичного смешивания содержимого первой полости 14 с содержимым второй полости 16, в то время как связь между уплотнением 30 и периферийной стенкой 24 остается неповрежденной. Содержимое может быть, например, реагентами, которые в результате смешивания образуют дезинфицирующую композицию; например, диоксид хлора или перуксусную кислоту. Подходящие реагенты известны специалистам; например, реагенты для изготовления диоксида хлора содержат: хлорит и кислоту; хлорат, пероксид и кислоту; а также хлорит, гипохлорит и подходящий буфер. Реагенты могут быть в концентрированной форме, что обеспечивает быстрое образование активного реагента после смешивания содержимого камер.
[0023] Увеличение давления вызывает дополнительное сжатие стенок 10, 12 полостей 14, 16, в результате чего кончики прорывающих штырей 20, 22 приходят в контакт с уплотнением 30 и затем надавливают на уплотнение 30 для разрушения связи в области наружной сварки B (как показано на ФИГ. 10 и 12). Такое предпочтительное расположение обеспечивает возможность управляемого дозирования ранее смешанного содержимого корпуса 4 колпачка. Однако согласно еще одному варианту реализации один или более прорывающих штырей могут вызвать разрыв уплотнения 30 с обеспечением возможности выпуска содержимого через отверстие или разрыв в 30 уплотнении. Согласно еще одному варианту реализации увеличение внутреннего давления в корпусе колпачка может быть достаточным для разрушения уплотнения или разрыва связи между уплотнением и периферийной стенкой без использования прорывающих штырей.
[0024] Согласно вариантам реализации, показанным на ФИГ. 13-15, на стороне корпуса 4 колпачка могут быть обеспечены ребра 34. Ребра 34 действуют в качестве механического признака для идентификации типа или размера дозы, которую несет дозирующий колпачок. Ребра 34 ограничивают или предотвращают использование неправильных дозирующих колпачков, предотвращая их взаимодействие с приемной частью резервуара. Ребра 34 также могут использоваться для механической активации резервуара для предупреждения о типе используемого колпачка, величине дозы и объеме резервуара для заполнения. Ребра 34 также могут использоваться для размещения на них штрихового кода 36 (как показано на ФИГ. 15), который может быть сканирован резервуаром во время процесса дозирования. Штриховой код также может содержать информацию о дозирующем колпачке для возможности отслеживания и регулирующих процедур.
[0025] Для использования с резервуаром может быть обеспечена навинчивающаяся крышка 38 (показана на ФИГ. 16-18), специально предназначенная для приложения силы ко второму (разрушаемому сминанием) концу корпуса колпачка. Крышка 38 имеет внутреннюю винтовую резьбу 40. Внутри прикреплен плунжер 42, выполненный с возможностью вращения.
[0026] На ФИГ. 19-26 показан один вариант реализации дозирующего колпачка в резервуаре 44. Резервуар 44 в данном примере является бутылкой, которая имеет горлышко 46 и основную камеру 48. Горлышко 46 снабжено наружной винтовой резьбой 50, которая сопряжена с внутренней винтовой резьбой 40 в крышке 38. Колпачок 2 вставляют в горлышко 46 первым (разрушаемым) концом 6 вперед таким образом, что уплотнение 30 сообщается по текучей среде с основной камерой 48. Корпус 4 колпачка имеет размер, походящий для точной посадки в горлышко 46. Когда колпачок 2 полностью вставлен, буртик 32 на корпусе 4 колпачка посажен на обод горлышка 46, и между колпачком 2 и горлышком 46 создано уплотнение.
[0027] Затем крышку 38 размещают поверх горлышка 46 резервуара 44 и поворачивают, чтобы винтовые резьбы 40, 50 взаимодействовали друг с другом. Когда крышка 38 повернута в достаточной степени, плунжер 42 приходит во взаимодействие со стенками 10, 12 полостей 14, 16 (как показано на ФИГ. 22 и 23). Дальнейший поворот крышки 38 пользователем продвигает плунжер 42 по направлению к первому концу колпачка 2 и вызывает управляемое сминанию стенок 10, 12 полостей 14, 16. Сминание стенок увеличивает давление в полостях 14, 16. Когда достигнуто критическое давление, связь между уплотнением 30 и разделительным элементом 18 разрушается (как показано на ФИГ. 24), в результате чего обеспечивается возможность по меньшей мере частичного смешивания содержимого первой камеры 14 и второй камеры 16 с одновременным удерживанием смеси в пределах периферийной границы уплотнения 30.
[0028] Дополнительный поворот крышки 38 (как показано на ФИГ. 25 и 26) продвигает плунжер 42 дальше и вызывает разрушение соединения между уплотнением 30 и по меньшей мере частью периферийной стенки 24 посредством прорывающих штырей 20, 22, в результате чего обеспечивается возможность выпуска смешанного содержимого колпачка 2 в основную камеру 48 резервуара 44. Выпуск может быть дополнительно облегчен дополнительным поворотом крышки 38, продвигающим плунжер 42 вниз для смещения области полости и выдавливания смеси из колпачка.
[0029] Основная камера 48 содержит разбавляющую жидкость, например, воду, в которую выпускают ранее смешанный концентрат из колпачка. Поскольку концентрированные реагенты по меньшей мере частично смешиваются перед разбавлением, образование активного реагента ускоряется, в результате чего сокращается или минимизируется любая задержка при достижении соответствующей концентрации активного реагента в основной камере.
[0030] На ФИГ. 27 и 28 показан еще один вариант реализации корпуса колпачка для использования в настоящем изобретении. В данном случае разделительный элемент 18 расположен между двумя внутренними выступами 58 на первом конце 6. Углубление 19 расположено на одном из выступов 58. Корпус колпачка имеет технологический ключевой элемент 54, который используется для размещения колпачка во время операций заполнения и запечатывания. Уплотняющий желоб 52 расположен на втором первом конце 6. Горлышко 46 резервуара имеет внутренний выступ 56, на котором располагается уплотняющий желоб 52, когда колпачок вставляют в горлышко 46 резервуара. Такая конструкция предусматривает улучшенное уплотнение содержимого резервуара как перед выпуском содержимого колпачка, так и после него.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
[0031] Корпуса колпачка в качестве опытного образца, подобные показанным на ФИГ. 1-7, были изготовлены из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Каждый корпус колпачка имел глубину 35 мм и наружный диаметр 26 мм на первом конце и наружный диаметр 31 мм на втором конце. Наружная стенка колпачка имела толщину 1,2 мм. Внутренние стенки, образующие полости, имели толщину 0,5 мм, и полости имели глубину 34 мм. В каждую полость налили 3,5 мл воды и затем уплотнили. Слоистое уплотнение было изготовлено из полиэтилена (PE) (30 мкм)/полиамида (РА) (30 мкм)/ винилацетата (ЕВА) (40 мкм) и было соединено с первым концом автоматической горячей сваркой при температуре 135°C в течение 3 секунд. Результаты измерений приведены ниже.
1.0 СИЛА РАЗРУШЕНИЯ СМИНАНИЕМ
1.1 ЦЕЛИ ИСПЫТАНИЯ
[0032] Определение того, что предполагаемая операция цикла разрушения сминанием происходит правильно для первого предварительного смешивания содержимого указанных двух полостей перед их выпуском из колпачка.
[0033] Определение силы, необходимой для выполнения указанного цикла разрушения сминанием, и характера изменения этой силы на различных этапах данного цикла.
[0034] Определение влияния температуры на эту силу.
1.2 СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ
[0035] a) Загруженный колпачок вставляют в испытательный шаблон горлышка с плунжером крышки, размещенным на верхней поверхности. Затем в центре размещают пресс. Приборы считывают силу, приложенную прессом к испытательному узлу.
[0036] b) Силу регистрируют в трех положениях в течение цикла разрушения сминанием.
[0037] c) Первые 5 мм перемещения плунжера до отрыва сварки обе заполненные жидкостью полости все еще остаются независимо уплотненными. Уплотнение начинает выпирать под действием примененного давления.
[0038] d) В положении перед разрывом, когда разрушено центральное сварное соединение для обеспечения возможности смешивания жидкого содержимого обеих полостей, выпуклость уплотнения имеет максимальный размер, причем сварное соединение по периметру все еще полностью сохраняется.
[0039] e) Во время выпуска уплотнение открывается в обеих полостях под действием прорывающих штырей, проходящих через уплотнение во время конечного этапа цикла разрушения сминанием, при этом уплотнение отрывается от сварной области для выпуска содержимого.
[0040] f) Образцы были испытаны при различных температурах.
1.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
[0041] Усредненные результаты испытаний приведены в Таблице 1.
ТАБЛИЦА 1
°C
кг
кг
кг
Температураколпачка
5 мм
Передразрывом
Выпуск
34
5
5,8
9
22
6
11
14
23
6
12
15
14
7
15
20
10
12
20
22
1.4 СВОДКА РЕЗУЛЬТАТОВ
[0042] Результаты показывают, что при пониженной температуре колпачка для завершения цикла разрушения сминанием требуется увеличенная сила. Для обеспечения правильной работы колпачка должна быть задана граница диапазона температур.
[0043] Изготовленный колпачок, как и ожидалось, выполнил необходимую функцию разрыва сварочной области на каждом из трех этапов цикла. Этап перед разрывом показал четкое отделение центральной сварочной области, что обеспечило возможность полного смешивания содержимого указанных двух полостей до выпуска из колпачка.
1.5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
[0044] Температура оказывает влияние на силу, необходимую для управления колпачком.
[0045] Необходимые силы увеличиваются при понижении температуры.
[0046] Цикл работы колпачка на этапе пред разрывом и на этапе освобождения выполняется в соответствии с требованием.
2.0 ДАВЛЕНИЕ РАЗРУШЕНИЯ СМИНАНИЕМ
2.1 ЦЕЛИ ИСПЫТАНИЯ
[0047] Определение величины давления, которое генерируется в колпачке во время цикла разрушения сминанием на различных этапах. Эти результаты впоследствии могут использоваться для облегчения определения пороговых значений удержания сварки.
2.2 СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ
[0048] a) Пустой колпачок вставляют в испытательный шаблон с плунжером крышки, установленным на верхней поверхности. К испытательному узлу приспосабливают пресс. Присоединяют манометр для регистрации результирующего изменения давления.
[0049] b) Давление регистрируют в трех положениях в течение цикла разрушения сминанием: 5 мм; перед разрывом; выпуск.
2.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
2.4 Результаты приведены в Таблице 2.
[0050] Значения в последней колонке показывают, что окончательное давление на этапе перед разрывом удерживалось в течение 30 секунд, что подтверждает отсутствие протечки.
ТАБЛИЦА 2
Па
Па
Па
30 секунд
5 мм
Передразрывом
Выпуск
Давление
2758
4137
5516
Удерживается
1379
3447
5516
Удерживается
1379
3447
5516
Удерживается
1379
3447
6205
Удерживается
1379
3447
5516
Удерживается
1379
3447
5516
Удерживается
1379
3447
5516
Удерживается
1379
3447
5516
Удерживается
2.5 СВОДКА РЕЗУЛЬТАТОВ
[0051] Показанные уровни давления имеют пониженный диапазон, что облегчает управление. Из результатов очевидно, что предполагаемое постоянство достигнуто. Теперь прочность сварочной области может быть основана на этих давлениях для определения наилучших результатов разрыва.
2.6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
[0052] Постоянство результатов доказывает, что колпачок не протекает.
[0053] Действие разрушения сминанием обеспечивает постоянное результирующее давление в течение цикла.
3.0 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ НАВИНЧИВАЮЩЕЙСЯ КРЫШКИ
3.1 ЦЕЛИ ИСПЫТАНИЯ
[0054] Определение уровней крутящего момента, приложенного к крышке во время цикла разрушения сминанием, на различных этапах. Крышка должна быть удобной для пользователя в отношении облегченного навинчивания во время обычной работы. Чрезмерное крутящее усилие может привести к необходимости изменения конструкции для приведения указанных сил в рамки приемлемых уровней.
3.2 СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ
[0055] a) Загруженный колпачок вставляют в испытательное горлышко. Крышку с собранным плунжером навинчивают на горлышко. Измеритель крутящего момента прикрепляют к верхней части крышки. Регистрируют результаты измерений в трех положениях.
[0056] b) Зарегистрированные пониженные уровни крутящего момента основаны на наилучших значениях, считанных с использованием измерителя крутящего момента.
[0057] c) В этих испытаниях крышка имеет шаг резьбы 5,5 оборотов на 20 мм.
[0058] d) Давление регистрируют в трех положениях в течение цикла разрушения сминанием (как описано в п. 2.2 выше): 5 мм; перед разрывом; выпуск.
3.3 Результаты испытаний приведены в Таблице 3.
ТАБЛИЦА 3
Нм
Нм
Нм
5 мм
Передразрывом
Выпуск
0,2
0,5
1,8
0,3
0,4
1,2
0,3
0,4
1,2
0,3
0,5
1,5
0,3
0,6
1,5
0,3
0,4
1,2
0,3
0,4
1,2
0,3
0,5
1,4
0,3
0,4
1,8
0,3
0,5
1,4
0,3
0,4
1,6
0,3
0,4
1,2
0,3
0,5
1,6
0,3
0,4
1,4
0,3
0,5
1,4
3.4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
[0059] Текущие уровни крутящего момента хорошо соответствуют промышленному стандарту для удобного эргономичного управления навинчивающейся крышкой.
[0060] Имеется запас хода для изменения резьбы навинчивающейся крышки с целью сокращения количества оборотов, необходимых для завершения цикла разрушения сминанием.