ДИСПЕНСЕР ДЛЯ ВЫДАЧИ ЖИДКОСТЕЙ И СПОСОБ ЕГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
DISPENSER FOR DISPENSING LIQUIDS AND ITS FUNCTIONING METHOD

Уровень техники
Устройства для хранения и выдачи жидкостей (диспенсеры) известны из различных секторов уровня техники. Такие устройства имеют резервуар для жидкости, внутри которого она сохраняется до момента выдачи, а также выдачное (выпускное) отверстие, через которое жидкость можно диспенсировать. Типичные диспенсеры дополнительно снабжены дозатором, позволяющим в любое время посредством активирующего перемещения обеспечить приблизительно постоянное количество выдаваемой жидкости.
Должно быть понятно, что в контексте изобретения термином "жидкость" обозначаются как жидкости со сравнительно низкой вязкостью, сопоставимой с вязкостью воды, так и жидкости типа кремов или гелей, имеющие сравнительно высокую вязкость.
Типичные диспенсеры для жидкости, в том числе и диспенсеры, выполненные согласно изобретению, могут быть использованы для выдачи фармацевтических жидких препаратов, которые в соответствии со своим предназначением наносятся, в частности, на кожу пользователя или вводятся в глаза, рот или нос. Данные диспенсеры можно применять также для косметических жидкостей, распыляемых на кожу пользователя или в его волосы. Кроме того, типичные диспенсеры, в том числе и диспенсеры, выполненные согласно изобретению, могут быть использованы для дозированной выдачи пищевых продуктов, таких, например, как кетчуп или майонез. Как известными диспенсерами, так и диспенсерами, выполненными согласно изобретению, можно выдавать также технические жидкости, в частности смазочные вещества, краски или другие покрывные материалы.
К документам, связанным с контекстом изобретения, относятся, например, US 2017/0021993 А1, US 2017/0008692 А1, US 9527658 В2, WO 2016/198257 А1, ЕР 0109361 А1 и US 3858771 А1.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании диспенсера, который, имея простую конструкцию, обеспечивает воспроизводимое дозирование, предпочтительно возможное при практически постоянном наличии давления жидкости в резервуаре для жидкости.
Для решения этой задачи изобретение предлагает диспенсер и способ его функционирования.
Аналогично типичным диспенсерам диспенсер согласно изобретению содержит резервуар для жидкости (далее - резервуар), в котором она сохраняется до момента выдачи, и выпускное отверстие, через которое жидкость может выводиться в окружающую среду. Кроме того, данный диспенсер снабжен дозирующим устройством, обеспечивающим выдачу заданного количества жидкости, происходящую в результате активирования диспенсера. Это устройство установлено между резервуаром и выпускным отверстием и сконфигурировано с возможностью воспроизводимой выдачи идентичных количеств жидкости из резервуара.
Для этого согласно изобретению дозирующее устройство сконструировано следующим образом. Оно содержит камеру предварительного дозирования, которая посредством подающего канала по меньшей мере на время подсоединяется к резервуару. К данной камере посредством промежуточного канала по меньшей мере на время подсоединяется основная дозирующая камера, посредством канала выдачи сообщающаяся с выпускным отверстием.
Жидкость, предварительно направленная из резервуара в камеру предварительного дозирования, находясь в ней, изолирована от данного резервуара, причем, как будет разъяснено далее, предусмотрена возможность использовать для этого клапанное устройство. Через промежуточный канал жидкость из камеры предварительного дозирования транспортируется в переднем направлении в основную дозирующую камеру, в которой она, в контексте обмена жидкостями, изолирована как от камеры предварительного дозирования, так и от резервуара. Как будет разъяснено далее, для этого также может быть использовано клапанное устройство.
Согласно изобретению камера предварительного дозирования и основная дозирующая камера имеют одну перемещаемую стенку, сдвигая которую можно изменять объем соответствующей камеры, причем перемещаемые стенки обоих камер функционально сопряжены друг с другом так, что увеличение объема камеры предварительного дозирования приводит к уменьшению объема основной дозирующей камеры.
Таким образом, в диспенсере, выполненном согласно изобретению, между резервуаром и выпускным отверстием предусмотрены две камеры, а именно камера предварительного дозирования и основная дозирующая камера. Эти камеры по меньшей мере на время соединяются одна с другой, причем так, что в первой фазе использования диспенсера жидкость имеет возможность перетекать из резервуара в камеру предварительного дозирования, а во второй фазе - из камеры предварительного дозирования в основную дозирующую камеру. Как будет разъяснено далее, соответствующее управление данными фазами может выполняться посредством клапанов, которые могут открываться и закрываться в зависимости от давления, и/или посредством переключения активирующего рычага.
Вследствие функционального сопряжения перемещаемых стенок объемы камеры предварительного дозирования и основной дозирующей камеры оказываются взаимозависимыми. Когда камера предварительного дозирования посредством изменения позиции перемещаемой стенки увеличивается, объем основной дозирующей камеры уменьшается. Согласно изобретению данная корреляция используется для того, чтобы иметь возможность выдавать жидкость из основной дозирующей камеры через выпускное отверстие, когда под воздействием протекающей туда жидкости происходит увеличение камеры предварительного дозирования и уменьшение размера основной дозирующей камеры, приводящее к выдаче.
Предусмотрена возможность подающий канал, соединяющий резервуар с камерой предварительного дозирования, и промежуточный канал, соединяющий данную камеру с основной дозирующей камерой, выполнить так, чтобы какие-то их участки были объединены друг с другом.
В обычном варианте диспенсер согласно изобретению сконфигурирован в виде портативного устройства. Поэтому желательно, чтобы максимальный объем его резервуара не превышал 1000 мл, предпочтительно 500 мл, особенно предпочтительно 250 мл.
Области приложения диспенсера, выполненного согласно изобретению, разнообразны. Представляется, что особые преимущества обеспечивает применение его в фармацевтическом и косметическом секторах. В фармацевтическом секторе предлагаемый диспенсер предпочтителен для нанесения жидкости на кожу пользователя или в глаза, нос или рот пользователя. Для этого диспенсер заполняют фармацевтическим жидким препаратом, причем предусмотрена возможность снабдить диспенсер аппликатором, адаптированным соответствующим образом. В косметическом секторе диспенсер, выполненный согласно изобретению, особенно целесообразно использовать для выдачи гелей и лосьонов, наносимых на кожу. В таком варианте предпочтительно заполнять его косметической жидкостью, а конкретно - косметически активным гелем или косметически активным лосьоном.
Согласно изобретению, кроме фармацевтического или косметического применения, предлагается также использовать данный диспенсер для пищевых продуктов, т.е., соответственно, заполнять его резервуар кетчупом, майонезом, пищевым маслом, соусами или приправами. В секторе технических жидкостей предлагается использовать данный диспенсер, в частности, для красок и других покрывных материалов, а также для масел и заполнять его резервуар соответствующим образом.
Размер дозы жидкости, в каждом случае отмеряемой дозирующим устройством, естественным образом существенно зависит от области приложения. Доза, отмеряемая дозирующим устройством, зависит также от особенностей конструкции диспенсера и представляет собой функцию от его способности изменять позицию перемещаемой стенки основной дозирующей камеры на зависящее от приложения расстояние, в предпочтительном варианте соответствующее объему 0,01-5 мл. Для многих приложений целесообразным принимается объем выдачи в интервале 0,1-3 мл и, в особенности, в интервале 1-2 мл.
Желательно предусмотреть наличие пружинного устройства, посредством которого функционально сопряженные между собой перемещаемые стенки камеры предварительного дозирования и основной дозирующей камеры перманентно противодействуют усилию в направлении, в котором эффективно уменьшается объем первой из этих камер и увеличивается объем второй из них.
Упомянутое пружинное устройство выполняет возвращающую функцию. Изменение позиции перемещаемых стенок дозирующих камер, уменьшающее размер основной дозирующей камеры и увеличивающее камеру предварительного дозирования, выполняется описанным выше образом, в результате чего жидкость перетекает в камеру предварительного дозирования, находясь под давлением, превалирующим при засасывающих смещениях данных стенок. Описанное пружинное устройство выполняет возвращающую функцию для того, чтобы стенки дозирующих камер смещались, обеспечивая уменьшение объема камеры предварительного дозирования и увеличение объема основной дозирующей камеры. В данном случае пружинное устройство должно быть адаптировано к перемещающему давлению, когда камера предварительного дозирования заполняется до уровня, при котором пружинное устройство может быть сжато этим перемещающим давлением и перестает противодействовать увеличению данной камеры.
Особенно предпочтительно использовать пружинное устройство с целью перекачивания жидкости из камеры предварительного дозирования в основную дозирующую камеру после изолирования заполненной камеры предварительного дозирования от резервуара. Таким образом, пружинное устройство как бы выполняет двоякую функцию, что особенно предпочтительно. Если в конструкции выпускного отверстия предусмотрен клапан выдачи, данное пружинное устройство за счет увеличения основной дозирующей камеры создает в ней и в камере предварительного дозирования разреженное и повышенное давления соответственно, так что жидкость получает возможность перетекать по промежуточному каналу из второй из этих камер в первую.
Желательно установить в данный промежуточный канал промежуточный клапан, который в своем закрытом состоянии блокирует перетекание жидкости из камеры предварительного дозирования в основную дозирующую камеру, а в открытом состоянии способствует данному перетеканию.
Назначение промежуточного клапана в его открытом состоянии состоит в том, чтобы обеспечить возможность рециркуляции жидкости из камеры предварительного дозирования в основную дозирующую камеру, но только когда происходит заполнение камеры предварительного дозирования и/или во время отсутствия запрета на перетекание жидкости из резервуара непосредственно в основную дозирующую камеру в обход камеры предварительного дозирования, а также в случае высвобождения жидкости из основной дозирующей камеры не в направлении выпускного отверстия, а в направлении камеры предварительного дозирования. Когда активирующий рычаг не задействован, клапан предпочтительно является открытым; он закрывается только при срабатывании данного рычага.
Аналогичным образом, желательно установить в подающем канале подающий клапан, который в своем закрытом состоянии предотвращает перетекание жидкости из резервуара в камеру предварительного дозирования, а в открытом обеспечивает возможность этого перетекания.
Назначение подающего клапана состоит, с одной стороны, в изолировании камеры предварительного дозирования относительно резервуара, так что давление жидкости, как вариант, превалирующее в резервуаре, не может повлиять на жидкость в камере предварительно дозирования и в основной дозирующей камере, когда диспенсер находится в незадействованном (нерабочем) состоянии. С другой стороны, данная изоляция относительно резервуара является преимуществом, т.к. позволяет транспортировать жидкость из камеры предварительного дозирования в основную дозирующую камеру без перетекания этой жидкости обратно в резервуар.
В предпочтительном варианте подающий клапан подпружинен, причем особенно предпочтительно выполнить это посредством встроенного пружинного устройства, подключенного к его концу и перманентно сжатого в направлении закрытого состояния клапана. Таким образом, чтобы открыть подающий клапан, к данному пружинному устройству нужно приложить противодействующее усилие.
Предпочтительно снабдить диспенсер активирующим рычагом, который для управления подающим и/или промежуточным клапанами функционально подсоединен по меньшей мере к одному из них. Желательно, чтобы данный рычаг воздействовал на подающий или промежуточный клапан механическим образом, т.е. чтобы управление соответствующим клапаном можно было выполнять независимо от давления жидкости, превалирующего в диспенсере.
Особенно предпочтителен вариант, в котором активирующий рычаг непосредственно механически воздействует на промежуточный клапан. Особенно предпочтительно закрывать данный клапан, воздействуя на активирующий рычаг так, как это обычно делается, т.е. отжимая его вниз. Конкретно, промежуточный клапан имеет так называемое седло и затвор, причем один из этих двух компонентов может быть сконфигурирован с возможностью фиксации относительно активирующего рычага. Однако предпочтительна конструкция, в которой затвор клапана способен перемещаться отдельно от активирующего рычага, но, тем не менее, с его помощью может отжиматься в закрывающее положение, в котором затвор опирается на седло, закрывая таким образом промежуточный канал.
Находясь в сопряжении с подающим клапаном, активирующий рычаг позволяет проконтролировать, транспортируется ли жидкость под давлением из резервуара в камеру предварительного дозирования. Вследствие этого жидкость в камере основного дозирования тоже испытывает давление, хотя и косвенным образом.
Желательно установить на диспенсере общий активирующий рычаг, используемый для управления функционально подсоединенными к нему подающим и промежуточным клапанами. Тогда в разных фазах использования диспенсера можно открывать или, соответственно, закрывать оба клапана посредством только одного активирующего рычага. Возможен также альтернативный вариант механического сопряжения данных клапанов, в котором они переключаются механически, но не активирующим рычагом, а в виде реакции на другое изменение состояния, например, в виде реакции на повышение давления в резервуаре.
В одной из предпочтительных конструкций предусмотрено, что функциональные связи между общим активирующим рычагом, с одной стороны, и подающим/промежуточным клапанами, с другой стороны, выполнены так, что под воздействием данного рычага промежуточный клапан закрывается, а подающий клапан открывается.
Согласно этому конкретному выполнению активирующий рычаг сконфигурирован с возможностью переключать дозирующее устройство из исходного состояния, в котором подающий клапан закрыт, а промежуточный открыт, во второе состояние, в котором промежуточный клапан закрыт, а подающий открыт. В данном, втором состоянии жидкость под воздействием давления в резервуаре может дойти до камеры предварительного дозирования; однако, ее перетекание непосредственно в основную дозирующую камеру и/или к выпускному отверстию заблокировано промежуточным клапаном.
Функциональное сопряжение, предусмотренное между, с одной стороны, общим активирующим рычагом (или другим запускающим средством, таким как повышение давления в резервуаре) и, с другой стороны, подающим и промежуточным клапанами, предпочтительно выполнить таким образом: сначала, задействовав общий активирующий рычаг, закрывают промежуточный клапан, а затем, продолжая активировать данный рычаг, открывают подающий клапан.
Таким образом, данное функциональное сопряжение сконфигурировано для выполнения режима типа задержки. Конкретно, когда подающий клапан открывается, промежуточный клапан уже закрыт. Возможность такого варианта заложена в конструкции обоих клапанов: подающий и промежуточный клапаны открываются или закрываются в разных рабочих позициях активирующего рычага. Особые преимущества обеспечивает конструкция, в которой конструктивно невозможно открывание подающего клапана при открытом промежуточном клапане. Это условие реализуется, например, если силовой импульс, созданный между активирующим рычагом и подающим клапаном, проходит через промежуточный клапан так, что последний может получить соответствующий силовой импульс только в своем закрытом состоянии, т.е. когда в нем затвор упирается в седло.
Возможность реализации такой последовательности действий обеспечивается тем, что промежуточный клапан имеет седло и затвор, подвижные одно относительно другого. При этом для управления данным затвором посредством общего активирующего рычага выделен первый управляющий участок, фиксированным образом присоединенный к данному рычагу. Во время активирования рычага этот участок прижимает в клапане затвор к седлу, причем затвор клапана может быть сконфигурирован в виде детали, отделенной от данного первого участка, зафиксированной относительно него или выполненной заодно с ним.
В дополнение к этому, может быть предусмотрен второй управляющий участок, активирующий подающий клапан, причем предпочтительно выполнить его с фиксацией относительно седла промежуточного клапана и так, чтобы для открывания подающего клапана после закрывания промежуточного клапана позицию второго управляющего участка можно было изменить посредством общего активирующего рычага.
В одной из предпочтительных конструкций диспенсера, выполненного согласно изобретению, предусмотрено, что между основной дозирующей камерой и выпускным отверстием установлен выпускной клапан, который под воздействием повышенного давления в основной дозирующей камере может удерживаться в закрытом состоянии. Принудительно открыть данный клапан можно, активируя диспенсер.
Такая конструкция позволяет сохранять жидкость в основной дозирующей камере под давлением, поскольку давление автономным образом удерживает выпускной клапан закрытым до активации диспенсера. Повышение давления в жидкости предназначено (не в первую очередь) для последующей выдачи, т.к. требуемое для этого давление предпочтительно генерировать за счет увеличения камеры предварительного дозирования, когда диспенсер задействован. Главное преимущество такой конструкции, позволяющей обеспечить промежуточное сохранение жидкости в основной дозирующей камере под давлением, состоит в том, что за счет этого жидкости можно не только хранить под давлением, но и выдавать. Конкретно, к таким жидкостям относятся жидкости для формирования пены. Во время реальной выдачи нужно только понизить давление.
Упомянутый выпускной клапан характеризуется тем, что давление жидкости в основной камере не открывает его, а, наоборот, принудительно переводит в закрытое состояние. Для открывания нужно активировать диспенсер, а именно - отжать вниз активирующий рычаг. Конкретно, данный клапан принудительно открывается за счет того, что в физический контакт с его затвором приводится участок, который передвигается совместно с активирующим рычагом и отводит в клапане затвор от седла.
Конструкция, в которой затвор выпускного клапана идентичен затвору промежуточного клапана, образуя таким образом общий затвор, обеспечивает особенное преимущество в конструктивном плане. Такой общий затвор клапана может перемещаться между двумя терминальными позициями, каждая из которых соответствует одному седлу клапана. Таким образом, когда данный затвор приводится в одну из терминальных позиций, он закрывает выпускной клапан. В противоположной терминальной позиции затвор таким же образом закрывает впускной клапан.
В самом простом варианте перемещаемые стенки камеры предварительного дозирования и основной дозирующей камеры сформированы деформируемой мембраной, у которой одна сторона ограничивает камеру предварительного дозирования, а другая - основную дозирующую камеру.
Однако для этих камер предпочтительны, по существу, жесткие перемещаемые стенки. Предусмотрена возможность соединить такие стенки зубчатой передачей.
Тогда перемещение одной из стенок возможно только тогда, когда одновременно перемещается другая стенка.
Конкретно, в данном случае две стенки могут быть сконфигурированы с взаимной фиксацией, образуя общую стенку, которая сконфигурирована в виде перемещаемого поршня. Этот вариант конструкции особенно прост. Обе перемещаемые стенки приемлемым образом выполнены в виде только одного компонента. Однако в альтернативных вариантах конструкции стенки представляют собой отдельные компоненты и, находясь в функциональном соединении между собой, смещаются (например, посредством упомянутой промежуточной зубчатой передачи) на неодинаковые расстояния. Такая передача является потенциально полезным вспомогательным средством, в частности, когда она используется для того, чтобы давление жидкости в основной дозирующей камере отличалось от давления в резервуаре и в камере предварительного дозирования.
Однако с точки зрения упрощения конструкции, желательно, чтобы в камере предварительного дозирования и в основной дозирующей камере обеспечивалось по меньшей мере, по существу, идентичное давление за счет использования общей объединенной стенки.
Это особенно предпочтительно в том случае, когда перемещаемые стенки камеры предварительного дозирования и основной дозирующей камеры в направлении перемещения идентичны по размеру, так что, на сколько уменьшится объем первой из этих камер вследствие изменения позиции объединенной стенки, на столько же увеличится объем второй камеры. Когда промежуточный клапан закрыт, из-за идентичности размеров давление жидкости на обеих сторонах, т.е. в обеих камерах, по существу, одинаково. Только используя упомянутое пружинное устройство, можно сделать так, чтобы давление жидкости, превалирующее в основной дозирующей камере, стало несколько ниже, чем в камере предварительного дозирования.
Однако в порядке альтернативы можно, кроме того, применить конструкции, в которых перемещаемые стенки различаются по размеру. Как будет разъяснено далее, это приводит к специфическим характеристикам, когда жидкость переносится из камеры предварительного дозирования в основную дозирующую камеру.
Таким образом, перемещаемая стенка камеры предварительного дозирования может быть больше или меньше перемещаемой стенки основной дозирующей камеры, так что при уменьшении объема камеры предварительного дозирования посредством изменения позиции объединенной стенки увеличение объема основной дозирующей камеры происходит в большей или меньшей степени.
В данном контексте эти различающиеся размеры соотносятся с теми участками площади соответствующей перемещаемой стенки, которые эффективно влияют на давление. За счет разницы размеров можно получить различные эффекты, которые могут оказаться востребованными в специфических ситуациях. В частности, так можно обеспечить эффект управления давлением, приводящий к тому, что давление в основной дозирующей камере может быть существенно выше или существенно ниже, чем в камере предварительного дозирования. Например, посредством этого эффекта можно выполнить выдачу жидкости, вообще не зависящую от давления, или получить паттерн распыла струи, генерируемый посредством особенно высокого давления. Кроме того, к эффективному результату может привести реверсивное засасывание жидкости из канала выдачи в основную дозирующую камеру, приводящее к тому, что при изменении позиции перемещаемых стенок увеличение объема в основной дозирующей камере становится больше уменьшения объема в камере предварительного дозирования.
В описанной конструкции, выполненной согласно изобретению, жидкость транспортируется под давлением из резервуара в камеру предварительного дозирования, вследствие чего уменьшается объем основной дозирующей камеры, т.е. взаимодействие стенок вызывает выдачу жидкости.
Чтобы генерировать давление, необходимое для заполнения камеры предварительного дозирования, а также для уменьшения объема основной дозирующей камеры, в качестве резервуара диспенсера предпочтительно использовать резервуар, сконфигурированный с возможностью сохранять жидкости при повышенном давлении.
В таком резервуаре жидкость перманентно находится под давлением, а к конечному клиенту попадает уже в транспортируемом состоянии. Это можно осуществить, например, посредством перманентно напряженного пружинного устройства, помещенного в резервуар и воздействующего на вытесняющий поршень. В других конструкциях в резервуаре присутствует газ-вытеснитель. Возможны также конструкции, у которых внутри резервуара помещена упаковка типа "мешок для жидкости", окруженная газовой атмосферой, находящейся под повышенным давлением.
В альтернативных вариантах возможны другие конструкции, в которых диспенсер снабжен насосным устройством для повышения давления. Посредством данного устройства к жидкости для подачи ее из резервуара в камеру предварительного дозирования в каждом конкретном случае может быть приложено давление.
Такая конструкция может содержать, например, насосное устройство, посредством которого в резервуаре, не предназначенном для длительного поддерживания повышенного давления, давление повышают при подготовке к выдаче.
В принципе, можно также подключить к уже упомянутому активирующему рычагу прокачивающее устройство, обеспечивающее транспортировку жидкости из резервуара в камеру предварительного дозирования. Такое подключение сначала способствует вытеснению жидкости из резервуара, а затем, как вариант, обеспечивает воздействие на промежуточный клапан или на комбинацию подающий клапан/промежуточный клапан. Приемлема также конструкция, в которой давление в резервуаре создается вручную, например, как в трубе, а управление упомянутыми клапанами (т.е. промежуточным и подающим клапанами), как вариант, выполняется косвенным образом за счет давления в резервуаре.
В предпочтительном варианте диспенсер представляет собой модульную конструкцию, состоящую из блока хранения и сопряженной с ним выдачной головки. В конструкцию блока хранения в данном случае входит резервуар, а также выпускной канал, по которому жидкость подается в направлении выдачной головки. Данная головка объединяет в себе камеру предварительного дозирования, основную дозирующую камеру и выпускное отверстие.
В конструкции, имеющей между резервуаром и камерой предварительного дозирования подающий клапан, установленный в подающем канале, данный клапан предпочтительно представляет собой часть блока хранения.
Блоки хранения этого типа, содержащие резервуар под давлением и клапан, хорошо известны, например, применительно к дезодорантам. Таким образом, выдачная головка, снабженная дозирующим устройством, тип которого выбран согласно изобретению, может быть присоединена к серийному резервуару, имеющему клапан этого типа, и, в результате данного присоединения, дополнительно приобретающему дозирующее устройство. В описанном контексте клапан на резервуаре в этом варианте выполняет функцию подающего клапана.
В одной из особенно предпочтительных конструкций выдачная головка разделена на адаптер и блок выдачи. Адаптер снабжен крепежным устройством, посредством которого он прикрепляется к блоку хранения. В блоке выдачи имеется выпускное отверстие. Адаптер и блок выдачи вставлены простым способом, причем при этом образуется также канал выдачи, проходящий от основной дозирующей камеры до выпускного отверстия. Конкретно, адаптер и блок выдачи могут быть соединены просто посредством напряженной посадки. Однако возможны также и конструкции с вставным соединением, образованным посредством посадки на основе геометрического замыкания. Такое соединение может быть выполнено, например, посредством запирающих кулачков, расположенных на адаптере или на блоке выдачи.
Данная конструкция, имеющая адаптер и блок выдачи, обеспечивает высокий уровень вариативности. Предпочтительно иметь возможность присоединить блок выдачи вместе с адаптером или без него к блоку хранения таким образом, чтобы можно было выполнить адаптацию к специфическим требованиям изготовителя или заказчика. Блок выдачи подсоединен к адаптеру посредством простого соединения, которое можно сформировать без какой-либо дополнительной разборки данных компонентов. Это соединение может быть реализовано, в частности, в виде вставного сопряжения, выполненного только на основе напряженной посадки, т.е. так, как это уже имело место в случае выдачных головок для резервуаров. Предпочтительной может быть также конструкция, использующая просто вставление адаптера.
Блок хранения предпочтительно имеет крышку (желательно металлическую), которая закрывает резервуар со стороны выдачной головки. Сквозь крышку проходит выпускной канал, а крышка имеет вогнутую зону. Камера предварительного дозирования и/или основная дозирующая камера могут быть ограничены наружной стенкой, охватывающей соответствующую камеру с внешней стороны, и торцевой стенкой, причем данные стенки представляют собой две разные детали, присоединенные друг к другу с замыканием. Преимущество такого варианта состоит в том, что, поскольку наружная стенка и/или предусмотренный на ней с внешней стороны скрепляющий элемент выступают в вогнутую зону крышки, предотвращается механическое отделение наружной и торцевой стенок друг от друга, инициируемое давлением соответственно в камере предварительного дозирования или в основной дозирующей камере, т.к. такому отделению препятствует скрепляющая стенка крышки, охватывающая данные стенки.
Упомянутая крышка блока хранения тоже известна из уровня техники. В обычном варианте это металлическая крышка, посредством опрессовки прикрепленная к стенке резервуара, имеющей, по существу, цилиндрическую форму. Конструкция, предложенная в данном описании, позволяет использовать образуемое крышкой углубление для предотвращения (за счет соответствия по форме) разделения упомянутой наружной стенки и упомянутой торцевой стенки одна от другой. Вероятность такого разделения возникает вследствие высокого давления, при котором жидкость перетекает из резервуара в камеру предварительного дозирования, причем это давление зависит от выбранного варианта конструкции.
Возможны конструкции, в которых между крепящей стенкой крышки и наружной стенкой камеры предварительного дозирования или основной дозирующей камеры вообще нет каких-либо дополнительных компонентов; однако, может быть предусмотрен также промежуточный крепежный компонент. В частности, это целесообразно, когда наружная и торцевая стенки согласно выбранному применению диспенсера при его активировании смещаются по оси (см. далее). В таком случае наличие промежуточного крепежного компонента может гарантировать, что стык между данными стенками сохраняется даже в том случае, когда он, смещаясь, выходит из углубления крышки.
Одна из предпочтительных конструкций характеризуется тем, что камера предварительного дозирования и/или основная дозирующая камера ограничены/ограничена двумя общими компонентами, соединенными друг с другом в осевом направлении, причем желательно установить данные компоненты так, чтобы они были зафиксированными относительно второго управляющего участка.
Кроме описанных выше конструкций, в качестве предохранительного средства использующих крышку, преимущества в конструктивном плане продемонстрировала конструкция, в которой каждый компонент камер имеет один цилиндрический наружный участок, причем два таких участка вставлены друг в друга перекрывающимся образом, обеспечивая особенно высокий уровень устойчивости. Кроме того, перекрывающиеся зоны, по длине перекрывания составляющие несколько миллиметров, очень удобны для размещения замыкающих элементов, используемых при замыкании компонентов камер.
Дополнительное преимущество обеспечивается, если основной корпус выдачной головки охватывает один из упомянутых наружных участков таким образом, чтобы расширение данного участка было ограничено, создавая противодействие какому-либо разделению компонентов камер. Так можно предотвратить их полное разделение. Конечно, сохраняется возможность утечки, но, тем не менее, эффективно предотвращается потенциально возможное разделение данных компонентов, которое может привести к травме.
Достоинством конструкции диспенсера, выполненного согласно изобретению, является наличие основного корпуса выдачной головки, который посредством крепежного устройства прикреплен к резервуару фиксированным образом. В предпочтительном варианте данная головка содержит активирующий блок, способный линейно перемещаться относительно упомянутого корпуса и содержащий активирующий рычаг. Кроме того, в головке предусмотрено наличие камерного блока, способного линейно перемещаться относительно основного корпуса и активирующего блока и образующего наружную стенку камеры предварительного дозирования и/или основной дозирующей камеры.
Упомянутый основной корпус в любой ситуации остается пространственно зафиксированным относительно резервуара (в частности относительно корпуса данного резервуара). Активирующий рычаг, напротив, способен изменять свою позицию, при этом открывая и закрывая промежуточный клапан и, кроме того, открывая или закрывая подающий клапан.
Вариант конструкции камерного блока, позволяющий изменять его позицию, не обязателен, но желателен. Такая конструкция позволяет непосредственно использовать камерный блок или зафиксированный относительно него активирующий участок для открывания или закрывания подающего клапана. В данном случае преимущество состоит в том, что в зоне камеры предварительного дозирования между ней и резервуаром не нужно обеспечивать каких-либо скользящих уплотнений. Конкретно, это является преимуществом с учетом того, что в этой зоне превалируют высокие давления, и, как было показано, выполнить в ней достаточно безопасные скользящие уплотнения можно только очень сложным образом.
Тем не менее, можно обеспечить локальное закрепление камерного блока относительно основного корпуса, выбрав альтернативную конструкцию. Однако в такой конструкции, поскольку активирующий рычаг должен переключать промежуточный и подающий клапаны, необходимо, чтобы соответствующий активирующий участок, выполняющий переключение подающего клапана, был способен смещаться относительно камерного блока, а данное смещение создает описанную выше проблему, связанную с востребованным в таком варианте скользящим уплотнением. Тем не менее, этот вариант конструкции также можно считать эффективным, если требуемые для него усложнения представляются оправданными или если не возникают проблемы вследствие того, что в диспенсере, выполненном согласно изобретению, используются только низкие давления.
В одном потенциально возможном варианте конструкции диспенсер снабжен клапаном выдачи, установленным в канале выдачи. Открывание данного клапана происходит в зависимости от давления жидкости, поступающей из основной дозирующей камеры.
Клапан выдачи предпочтительно переключается в зависимости от давления. Конкретно, он открывается в случае достаточного давления в основной дозирующей камере и, соответственно, в канале выдачи, ведущем к выпускному отверстию. Это позволяет специальным образом адаптировать характеристику выдачи, например, в виде специфического паттерна распыла струи. Кроме того, такой клапан эффективен для изоляции жидкости, остающейся в канале выдачи, от окружающей среды, позволяя таким образом предотвратить соответствующие загрязнения. По отношению к рециркуляции жидкости из камеры предварительного дозирования в основную дозирующую камеру клапан также эффективен, создавая требуемое разреженное давление в основной дозирующей камере. Посредством данного клапана выдачи предотвращается устранение этого разреженного давления воздухом, протекающим из окружающей среды через выпускное отверстие.
Кроме диспенсера как такового, изобретение относится к способу его функционирования. В данном способе предусмотрены следующие операции. Сначала камеру предварительного дозирования по подающему каналу заполняют жидкостью, находящейся под давлением и поступающей из резервуара, причем данная камера и основная дозирующая камера в результате изменения позиции своих перемещаемых стенок, зависящего от давления, приобретают соответственно свой максимальный и свой минимальный объемы. Затем, после заполнения камеры предварительного дозирования, жидкость из нее в процессе изменения позиции перемещаемой стенки транспортируется по промежуточному каналу в основную дозирующую камеру до тех пор, пока объем данной камеры не станет максимальным, а объем камеры предварительного дозирования, соответственно, минимальным. В процессе нового заполнения камеры предварительного дозирования жидкостью, находящейся под давлением и поступающей из резервуара по подающему каналу, перемещаемые стенки камеры предварительного дозирования и основной дозирующей камеры в очередной раз изменяют свою позицию, причем так, что объем основной дозирующей камеры уменьшается, в результате чего из нее через выпускное отверстие происходит выдача жидкости.
Краткое описание чертежей
Другие аспекты и преимущества изобретения станут ясны из прилагаемой формулы изобретения и из нижеследующего описания предпочтительных вариантов изобретения, которые рассматриваются, в качестве примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 представлен, в разрезе, диспенсер согласно изобретению.
На фиг. 2А-2Н представлен фрагмент диспенсера, охватывающий его выдачную головку, а также верхнюю часть блока хранения, причем на данных чертежах проиллюстрированы различные стадии приведения диспенсера в действие.
На фиг. 3А-3В проиллюстрировано функционирование диспенсера после его запуска.
На фиг. 4 представлена альтернативная конструкция выдачной головки.
На фиг. 5А и 5В представлена другая возможная конструкция выдачной головки и проиллюстрирована возможность использования ее блока выдачи без адаптера.
На фиг. 6 представлена еще одна альтернативная конструкция выдачной головки.
На фиг. 7 представлена следующая альтернативная конструкция выдачной головки, отличающаяся от конструкции по фиг. 6 наличием принудительно управляемого выпускного клапана.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлен, в разрезе, диспенсер 10 для жидкости.
Диспенсер 10 содержит блок 11 хранения, в конструкцию которого входит резервуар 12, снабженный узлом 13 клапана выдачи. На блок 11 хранения установлена выдачная головка 14, присоединенная к нему посредством крепежного устройства 50. В свою очередь, головка 14 содержит адаптер 16 и блок 18 выдачи, в котором предусмотрено выпускное отверстие 38.
В выдачной головке 14 заключено несколько основных компонентов дозирующего устройства 20. В их число входят камера 26 предварительного дозирования, которая на фиг. 1 показана в положении, соответствующем ее минимальному объему, и основная дозирующая камера 32. Данные камеры 26, 32 совместно образуют камерный блок 74, который в числе других функций своими внешними стенками обеспечивает наличие наружной стенки 56 и торцевой стенки 58. Камера 26 предварительного дозирования и основная дозирующая камера 32 отделены друг от друга объединенной стенкой 48, которая установлена с возможностью изменять свою позицию в вертикальном направлении относительно стенок 56, 58 в режиме поршня, что позволяет увеличивать камеру 26 предварительного дозирования, уменьшая при этом размер основной дозирующей камеры 32, и, наоборот, уменьшать размер камеры 26 предварительного дозирования, увеличивая при этом основную дозирующую камеру 32. Объединенная стенка 48 одной своей стороной образует перемещаемую стенку 32А основной дозирующей камеры 32, а другой своей стороной - перемещаемую стенку 26А камеры 26 предварительного дозирования. Посредством пружинного устройства 40, в данном случае выполненного в виде спиральной пружины сжатия, объединенная стенка 48 под действием приложенного к ней усилия отжимается вниз, т.е. в направлении, соответствующем уменьшению объема камеры 26 предварительного дозирования.
Камера 26 подсоединена к резервуару 12 через подающий канал 22, который частично проходит внутри блока 11 хранения, а частично образован полым управляющим участком 46 камерного блока 74. В канале 22 установлен подающий клапан 24, являющийся частью узла 13, входящего в конструкцию блока 11 хранения. Камера 26 предварительного дозирования и основная дозирующая камера 32 соединены друг с другом промежуточным каналом 28, в котором тоже установлен клапан (конкретно, промежуточный клапан 30).
Жидкости предоставлена возможность перетекать из основной дозирующей камеры 32 в канал 34 выдачи, оканчивающийся выпускным отверстием 38. Если давление жидкости в канале 34 и в основной дозирующей камере 32 достаточно велико, под его воздействием установленный в канале 34 клапан 36 выдачи открывается.
Уже упомянутый камерный блок 74 установлен с возможностью перемещаться в направлении 2 относительно резервуара 12 и основного корпуса 70 выдачной головки, посредством крепежного устройства 50 прикрепленной к блоку 11 хранения. Активирующий блок 72 также способен перемещаться в направлении 2, но уже относительно основного корпуса 70 выдачной головки и камерного блока 74, причем данный блок 72 содержит блок 18 выдачи вместе с каналом 34 выдачи и выпускным отверстием 38, а также первый управляющий участок 44, проходящий в камерный блок 74 до промежуточного клапана 30 и, далее, на наружную сторону в зону скользящего уплотнения 45, которое выполнено с возможностью скольжения относительно блока 74. На верхней стороне выдачной головки 14 установлен активирующий рычаг 42, имеющий нажимную лицевую поверхность.
Когда в камерном блоке 74 в ходе описанной далее операции создается высокое давление, он под воздействием данного давления фиксируется относительно торцевой стенки 58 в положении, отделенном от цилиндрической наружной стенки 56. Гарантированность такой конфигурации обеспечивается тем, что камерный блок 74 выступает во внутреннюю зону 54 металлической крышки 52 блока 11 хранения. Стенка 60 крышки 52, охватывающая данную зону 54, посредством стенки основного корпуса 70, выполняющей функцию крепежного элемента, косвенным образом блокирует радиальное расширение наружной стенки 56, которое могло бы привести к отделению от торцевой стенки 58.
Далее со ссылками на фиг. 2А-2Н будет разъяснено приведение в действие диспенсера 10, представленного на фиг. 1.
На фиг. 2А диспенсер представлен в том же состоянии, что и на фиг. 1. Активирующий рычаг 42 проиллюстрирован в своей верхней терминальной позиции, которая в то же время является и исходной. Промежуточный клапан 30 открыт, т.е. в нем сферический затвор 30В может свободно отойти от седла 30А, в результате чего основная дозирующая камера 32 оказывается подсоединенной к камере 26 предварительного дозирования. Подающий клапан 24 закрыт, находясь под давлением, прилагаемым пружиной клапана блока 11 хранения. В данном состоянии камера 26 предварительного дозирования и основная дозирующая камера 32 имеют соответственно минимальный и максимальный объемы.
Из своего исходного положения активирующий рычаг 42 вместе со всем активирующим блоком 72 отжимается вниз, смещаясь в направлении 2, в результате чего на такое же расстояние смещается вниз первый управляющий участок 44. На фиг. 2В проиллюстрировано промежуточное состояние, в котором активирующий блок 72 смещен вниз настолько, что нижняя концевая сторона первого управляющего участка 44 доходит до сферического затвора 30В промежуточного клапана 30 и прижимает данный затвор 30В к седлу 30А клапана камерного блока 74, закрывая промежуточный клапан 30.
Продолжающееся опускание активирующего блока 72 таким образом, как это показано на фиг. 2С, приводит к тому, что камерный блок 74, составляющий с ним единое целое, отжимается под воздействием усилия, передаваемого через затвор 30В клапана. Под этим воздействием находится также второй управляющий участок 46, выполняющий свою функцию на подающем клапане 24 и открывающий данный клапан, преодолевая сопротивление его пружины. Из резервуара 12, сконфигурированного в напорном варианте, жидкость теперь имеет возможность протекать вдоль линии, обозначенной на фиг. 2С точками, в камеру 26 предварительного дозирования. Поскольку на этой стадии промежуточный клапан 30 закрыт, попасть в основную дозирующую камеру 32 она не может.
Как показано на фиг. 2D, поток жидкости, поступающий в камеру 26 предварительного дозирования, увеличивает ее, сдвигая объединенную стенку 48 вверх и преодолевая для этого усилие, приложенное пружинным устройством 40. Одновременно с этим на такую же величину уменьшается размер основной дозирующей камеры 32, так что воздух, находившийся в ней в режиме доставки, сжимается и, если давление достаточно высокое, вытесняется из диспенсера 10 через канал 34 выдачи.
На фиг. 2Е представлено состояние диспенсера, в котором камера 26 предварительного дозирования увеличена до своего максимального объема, а размер основной дозирующей камеры 32 за счет этого максимально уменьшен. В данном состоянии поток жидкости, поступающий из резервуара 12, заблокирован.
Теперь, когда активирующий рычаг 42 находится в нейтральном положении, сначала закрывается подающий клапан 24 (см. фиг. 2F), а затем открывается промежуточный клапан 30 (см. фиг. 2G), т.к. он больше не приводится в свое закрытое положение первым управляющим участком 44. Жидкость получает возможность протекать по траектории, обозначенной на фиг. 2G точками, из камеры 26 предварительного дозирования в основную дозирующую камеру 32, выполняя это под действием пружинного устройства 40, отжимающего объединенную стенку 48 вниз.
Поскольку после перевода диспенсера 10 в рабочий режим основная дозирующая камера все еще заполнена воздухом, данный воздух до начала реальной выдачи необходимо вытеснить. В процессе рециркуляции между камерой 26 предварительного дозирования и основной дозирующей камерой 32 (см. фиг. 2G и 2Н) от этого воздуха не избавиться, поскольку на данной стадии суммарный объем этих камер, по существу, не изменяется. Только когда упомянутая последовательность действий, начинаясь из состояния по фиг. 2Н, повторяется, воздух на стадиях увеличения камеры 26 предварительного дозирования и уменьшения размера основной дозирующей камеры 32 вытесняется наружу, так что камера 32, наконец, полностью заполнится жидкостью, и диспенсер можно будет использовать согласно его предназначению.
На фиг. 3А проиллюстрировано состояние диспенсера 10, функционально готового к применению. В данном состоянии основная дозирующая камера 32 полностью заполнена жидкостью. В процессе использования диспенсера 10 описанная последовательность перемещений его функциональных частей соответствует последовательности подготовки к работе, выполняемой согласно фиг. 2А-2Н.
В результате нажатия активирующего рычага 42, находящегося в функционально нейтральном состоянии готовности (см. фиг. 3А), он переходит в состояние по фиг. 3В, в котором промежуточный клапан 30 закрывается, как это показано на фиг. 2D, а подающий клапан 24 открывается, чем, в свою очередь, вызывается перетекание жидкости из резервуара 12 в камеру 26 предварительного дозирования. Вследствие этого происходит смещение объединенной стенки 48 вверх, чем, в свою очередь, инициируется уменьшение объема основной дозирующей камеры 32 и выдача жидкости через канал 34 выдачи и выпускное отверстие 38.
Как только активирующий рычаг 42 после выполнения выдачи опять окажется в нейтральном положении, пружинное устройство 40 снова отжимает объединенную стенку 48 вниз, вытесняя таким образом жидкость из камеры 26 предварительного дозирования в основную дозирующую камеру 32, в результате чего посредством следующего активирования диспенсера выдачу жидкости можно повторить.
На фиг. 4 представлена немного измененная альтернативная конструкция выдачной головки. За исключением компонентов, которые однозначно проиллюстрированы каким-то другим образом, остальные компоненты в функциональном плане идентичны своим аналогам в конструкции по фиг. 2А-3В. В данной альтернативной конструкции объединенная стенка 48 и камерный блок 74 сконструированы с некоторыми отличиями. Конкретно, перемещаемая стенка 26А камеры 26 предварительного дозирования, генерирующая давление при перемещении в направлении 2, меньше перемещаемой стенки 32А, выполняющей ту же функцию в основной дозирующей камере 32. В результате во время рециркуляции жидкости из камеры 26 предварительного дозирования в основную дозирующую камеру 32 увеличение объема камеры 32 превышает уменьшение объема камеры 26. Этот эффект, сопровождающийся отсасыванием жидкости из канала 34 выдачи обратно в основную дозирующую камеру 32 во время рециркуляции, понижает вероятность загрязнения жидкости. Чтобы облегчить такое обратное засасывание, в варианте конструкции по фиг. 4 удален клапан 36 выдачи.
В варианте конструкции, выполненном согласно фиг. 5А, блок 18 выдачи сконструирован не так, как в предыдущих вариантах. В данном случае он образует назальный аппликатор. Кроме того, в этом варианте предусмотрено, что присоединительный размер блока 18 выдачи на первом управляющем участке 44 идентичен присоединительному размеру второго управляющего участка 46 и блока 11 хранения. В результате в возможном варианте адаптер 16 может быть из конструкции исключен. Кроме того, как показано на фиг. 5В, блок 18 выдачи, скомбинированный с назальным аппликатором, может быть присоединен непосредственно к блоку 11 хранения.
За исключением упомянутых аспектов, вариант конструкции по фиг. 5А и 5В в конструктивном плане идентичен конструкциям по фиг. 2А-3В.
Конструкция, выполненная согласно фиг. 6, в нормальной ситуации функционирует так же, как конструкции, описанные выше; однако, она оптимальна с точки зрения облегчения изготовления. Существенное отличие данной конструкции состоит в том, что камерный блок 74 дополнен двумя компонентами 57, 59, причем оба компонента сконструированы по типу чашки и в зоне цилиндрических наружных стенок вставляются друг в друга по напряженной посадке. В зоне перекрывания образуется сопряжение с геометрическим замыканием, причем замыкающим кулачкам придана форма, не позволяющая разделить по оси камерные компоненты 57, 59 без их разрушения. Расширение наружного компонента 57 и происходящее вследствие этого разъединение данных камерных компонентов блокируется за счет того, что слишком большое его расширение предотвращается внутренней стороной основного блока 72.
Конструкция по фиг. 7 по своим функциональным особенностям, в основном, идентична конструкции по фиг. 6; однако, различие заключается в том, что диспенсер, выполненный согласно фиг. 7, снабжен выпускным клапаном 31, который предназначен для принудительных открываний и удерживается в закрытом положении посредством повышенного давления в основной дозирующей камере 32.
Наличие данного выпускного клапана 31 позволяет сохранять жидкость в основной дозирующей камере 32 под повышенным давлением до момента выдачи. Это важно, например, если согласно своему назначению жидкость при снятии давления должна образовывать пену. Для того чтобы такая пена не формировалась уже в основной дозирующей камере 32, давление должно поддерживаться на минимальном уровне.
В нейтральном состоянии диспенсера в выпускном клапане 31 затвор 31В посредством давления жидкости в основной дозирующей камере 32 прижимается к седлу 31А. После задействования активирующего рычага 42 его управляющий участок 44 надавливает на выступ затвора 31В клапана и, таким образом, отжимает данный затвор 31В от седла 31А клапана, открывая тем самым выпускное отверстие.
После выдачи жидкость, протекающая под давлением в основную камеру 32, снова прижимает в клапане 31 затвор 31В к седлу 31А и, таким образом, опять закрывает данный клапан до следующего активирования диспенсера.
В конструкции по фиг. 7 обеспечивается наличие общего затвора 30В, 31В, который является затвором как для промежуточного клапана 30, так и для выпускного клапана 31. Преимущество такого варианта конструкции состоит в том, что в нем уменьшено количество требуемых деталей. Однако в принципе возможен также вариант конструкции, в котором два клапана 30, 31 имеют собственные отдельные затворы 30В, 31В.