ДОЗАТОР И ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
DISPENSER AND DOSING DEVICE

Настоящее изобретение относится к дозатору, обеспечивающему дозированную выдачу текучих сред. Настоящее изобретение также относится к дозирующему устройству, которое, например, может быть выполнено в виде сжимаемой бутылки, при этом дозирующее устройство содержит дозатор, выполненный в соответствии с изобретением.
Дозирующие системы, такие как сжимаемые бутылки, невакуумные системы или вакуумные системы известны из существующего уровня техники. Эти системы отличаются порционным дозированием подлежащей выдаче текучей среды или непрерывной выдачей текучей среды при приложении соответствующего давления к дозирующему устройству.
Однако все еще имеется недостаток, заключающийся в невозможности дозированной выдачи жидкостей, в особенности при использовании сжимаемых бутылок. Пока пользователь прикладывает давление к сжимаемой бутылке, она выдает подлежащую дозированию текучую среду. При неосторожном обращении, например, при приложении пользователем избыточного давления к сжимаемой бутылке, может произойти непреднамеренный выпуск слишком большого количества жидкости из соответствующего дозирующего устройства.
Поэтому целью настоящего изобретения является создание дозатора, в частности, для дозирующей системы со сжимаемой бутылкой, с помощью которого обеспечивается возможность дозированной выдачи из дозирующего устройства содержащейся в нем текучей среды, в частности, из сжимаемой бутылки, снабженной дозатором.
Эта цель достигается, применительно к дозатору, благодаря признакам, раскрытым в пункте 1 формулы изобретения, а применительно к дозирующему устройству, благодаря признакам, раскрытым в пункте 19 формулы изобретения. В соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения, тем самым, определены преимущественные дальнейшие усовершенствования.
Таким образом, настоящее изобретение относится к дозатору для дозирующего устройства, предназначенного для дозированной выдачи текучей среды, содержащему крышку («основание дозатора») с выпускным отверстием для выпускаемой текучей среды, элемент 60, имеющий вырез, стенку, ограничивающую этот вырез на одной стороне, и проходное отверстие, которое выполнено в стенке и непосредственно или опосредованно обеспечивает проточное сообщение с выпускным отверстием крышки, при этом элемент 60 непосредственно или опосредованно соединен с крышкой в направлении стенки, причем дозатор также содержит пустотелый поршень с проходным каналом, выполненный с возможностью размещения в вырезе и направляемого перемещения в нем к стенке, при этом проходной канал расположен в пустотелом поршне таким образом, что указанное проходное отверстие может быть закрыто пустотелым поршнем при перемещении последнего в направлении стенки.
Настоящее изобретение, таким образом, обеспечивает направляемое перемещение пустотелого поршня, расположенного в элементе 60. Таким образом, объем, ограниченный пустотелым поршнем в вырезе элемента 60, может быть уменьшен при перемещении пустотелого поршня (путем приложения давления к подлежащей выдаче текучей среде). Текучая среда, находящаяся в этом объеме, при этом выпускается через проходное отверстие элемента к выпускному отверстию и, таким образом, наружу. Однако в своем конечном положении, в конце процесса дозирования, пустотелый поршень закрывает проходное отверстие элемента, в результате чего происходит автоматическое завершение процесса дозирования. Дозатор, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, обеспечивает возможность дозированной выдачи текучей среды. При этом выпускается лишь объем жидкости, который находится в вырезе указанного элемента, расположенного в исходном положении.
Выпускное отверстие может быть выполнено в данном случае так, что текучая среда может выдаваться с помощью дозатора в виде капель или в виде распыленного тумана.
В предпочтительном варианте выполнения вырез и пустотелый поршень имеют цилиндрическую форму.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения проходной канал оканчивается в направлении стенки в отверстии, расположенном концентрично или эксцентрично относительно осевой проекции пустотелого поршня, и/или проходной канал направлен по прямой линии и концентричен или эксцентричен относительно осевой проекции пустотелого поршня, а проходное отверстие смещено относительно этого отверстия.
Также является преимуществом, если элемент 60 содержит по меньшей мере одно средство для прикрепления к емкости для хранения, в частности, фиксирующееся соединение, защелкивающееся соединение или резьбу.
При непосредственном соединении крышки с элементом 60, крышка и указанный элемент могут содержать средство для непосредственного соединения, например, фиксирующееся соединение, защелкивающееся соединение или резьбу.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения крышка и элемент 60 опосредованно соединены друг с другом, причем крышка имеет внутреннюю поверхность,
причем также имеется упругий клапан, имеющий, по меньшей мере частично, геометрическую конфигурацию, соответствующую внутренней поверхности крышки (10),
при этом также имеется элемент («вкладыш»), имеющий проходное отверстие для подлежащей выдаче текучей среды, через которое поступление текучей среды между крышкой и упругим клапаном обеспечивается благодаря деформированию упругого клапана при формировании промежуточного пространства между упругим клапаном и крышкой (активированное состояние (В)),
причем крышка и элемент соединены путем соответствия по форме и посадки с натягом, при этом охватывая упругий клапан, расположенный между крышкой и элементом, причем при нахождении дозатора в исходном состоянии (А) упругий клапан расположен всей своей площадью поверхности на внутренней поверхности крышки путем соответствия по форме этой внутренней поверхности, в результате чего между крышкой и элементом обеспечивается гидравлическое уплотнение; и
при этом указанный элемент на своем конце, дальнем от упругого уплотнения, соединен с элементом 60.
В соответствии с этим предпочтительным вариантом выполнения, крышка и упругий клапан, таким образом, подогнаны друг к другу. Упругий клапан в этом случае расположен на внутренней поверхности крышки, в результате чего обеспечивается полное закрытие выпускного отверстия. С учетом того, что упругий клапан является упругим, по меньшей мере частично, упругий клапан всей своей площадью поверхности расположен на внутренней поверхности крышки, в результате чего в исходном состоянии между крышкой и упругим клапаном не остается остаточного промежуточного пространства. Таким образом, вся подлежащая дозированию жидкость выпускается из дозатора через выпускное отверстие в конце процесса дозирования, то есть когда дозатор возвращается из активированного состояния в исходное состояние.
В предпочтительном варианте выполнения упругий клапан содержит головку и упругую стенку, при этом геометрическая конфигурация головки соответствует внутренней поверхности крышки, а упругая стенка выполнена с возможностью деформирования.
В соответствии с этим предпочтительным вариантом выполнения, стенка упругого клапана выполнена особенно упругой, тогда как головка может быть выполнена недеформируемой и может быть, таким образом, непосредственно выполнена соответствующей конфигурации внутренней поверхности крышки. Таким образом, обеспечивается плотное прилегание головки упругого клапана к внутренней поверхности крышки в области выпускного отверстия.
При этом также предпочтительно, чтобы упругая стенка имела по меньшей мере одну заданную точку изгиба, в которой упругая стенка выгибается вниз или вовнутрь при перемещении из исходного состояния (А) в активированное состояние (В).
Стенка упругого клапана может быть выполнена, например, в виде сильфона. В рабочем состоянии стенка упругого клапана, таким образом, выгибается в заданных точках изгиба, при этом в исходном состоянии происходит растяжение стенки, в результате чего стенка равномерно размещается на внутренней поверхности крышки.
В этой связи особенно предпочтительно, чтобы упругая стенка была выполнена из слоя упруго деформируемого материала, в частности, из термопластичной пластмассы, резины и/или силикона, предпочтительно толщиной от 0,03 до 1 мм, предпочтительно от 0,08 до 0,5 мм, особенно предпочтительно от 0,20 до 0,30 мм и/или головка может быть выполнена монолитной.
Головка упругого клапана может быть выполнена предпочтительно из того же материала, что и упругая стенка. В частности, головка и упругая стенка выполнены как одно целое и изготовлены, в частности, одновременно способом литья под давлением.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения упругий клапан содержит по меньшей мере один крепежный элемент, с помощью которого упругий клапан присоединен посадкой с натягом к по меньшей мере одному соответствующему крепежному элементу вкладыша 40, при этом крепежный элемент упругого клапана и крепежный элемент вкладыша 40 выполнены предпочтительно как фиксирующееся соединение или защелкивающееся соединение.
Также предпочтительно, чтобы вкладыш 40 имел стенку, ограничивающую промежуточное пространство, при этом благодаря проходному отверстию обеспечивается возможность проточного сообщения между промежуточным пространством и областью, расположенной на другой стороне стенки, если смотреть со стороны промежуточного пространства.
В соответствии с этим вариантом выполнения, внутри дозатора могут быть выполнены отдельные области, с помощью которых можно выполнять надежное дозирование текучей среды.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом выполнения обеспечено, что проходное отверстие проходит непосредственно из этой области через стенку и выходит в эту область, или проходит через боковую стенку вкладыша 40 в эту область и направляется по наружной поверхности вкладыша 40 в выемке, которая может быть ограничена элементом, и снова направляется в эту область через боковую стенку вкладыша 40 и выходит в эту область.
В частности, упомянутая последней возможность, в соответствии с которой на наружной поверхности элемента имеется выемка, обеспечивает возможность предпочтительного направления текучей среды в промежуточном пространстве между крышкой и упругим клапаном.
Таким образом, особенно предпочтительно, что между упругим клапаном и вкладышем 40 расположена деталь, которая прикладывает к упругому клапану возвращающую силу, при этом действие возвращающей силы приводит к тому, что промежуточное пространство, образованное в активированном состоянии В, закрывается при возвращении в исходное состояние А. Такой деталью является, в частности, пружина.
Таким образом, в этом отношении также является преимуществом, что вкладыш 40 соединен на своем конце, дальнем от упругого уплотнения, с элементом 60, посредством которого дозатор (I) может быть соединен с емкостью (II) для хранения подлежащей выдаче текучей среды.
Таким образом, преимуществом является, в особенности, если между вкладышем 40 и элементом 60 установлено по меньшей мере одно средство для стерильной фильтрации поступающего воздуха (невакуумная система), в частности, антибактериальный фильтр, или вкладыш 40.
Дозатор, выполненный для невакуумных систем, может использоваться, в частности, применительно к сжимаемым бутылкам или к соответствующим дозирующим устройствам с дозатором.
Таким образом, в сжимаемых бутылках происходит пассивное приведение в действие дозатора, поскольку на давление текучей среды влияет приведение в действие сжимаемой бутылки, соединенной с дозатором.
Таким образом, вкладыш 40 может быть выполнен закрепленным относительно элемента 60. Этот вариант выполнения является предпочтительным, в частности, для дозирующих устройств, содержащих сжимаемую бутылку.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения, если дозатор соединен с емкостью для хранения посредством элемента 60, то между элементом 60 и емкостью для хранения расположено уплотнение.
Предпочтительно, крышка может содержать антибактериальный материал, преимущественно металлы или ионы металлов, в частности, частицы серебра или ионы серебра. В частности, крышка может быть изготовлена способом литья под давлением, например, антибактериальный материал может быть соединен непосредственно с термопластичным материалом, использующимся для изготовления отлитой под давлением детали.
Изобретение также относится к дозирующему устройству, содержащему дозатор, как описано выше. Дозатор при этом соединен с емкостью для хранения.
Предпочтительно, емкость для хранения может быть выполнена в виде сжимаемой бутылки.
Дозатор, в частности, подходит для использования в невакуумных системах, в частности, для дозирующих устройств, содержащих сжимаемую бутылку. В таком дозирующем устройстве могут предпочтительно храниться растворы, содержащие консерванты, но в особенности растворы, не содержащие консервантов.
Настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, без ограничения изобретения конкретно проиллюстрированными вариантами выполнения.
На Фиг. 1 показан подетальный чертеж дозирующего устройства, выполненного в виде сжимаемой бутылки, приводимой в действие для обеспечения дозированной выдачи. Дозирующее устройство имеет дозатор I и сжимаемую бутылку II (емкость для хранения), в которой содержится подлежащая выдаче текучая среда, показанная заштрихованной.
Дозатор I при этом образован из крышки 10, которая может быть размещена на элементе 60. Текучая среда может, например, выходить из дозирующего устройства в виде капель через выпускное отверстие 11, выполненное в крышке 10. Элемент 60 в этом случае имеет вырез 61, в котором с возможностью направляемого перемещения установлен пустотелый поршень 70. Элемент 60 ограничен стенкой 62 относительно крышки 10. Поршень 70 содержит проходной канал 71, который в случае, показанном в качестве примера на Фиг. 1, расположен по центру поршня. Проточное сообщение между внутренним пространством сжимаемой бутылки II и выпускным отверстием 11 в дозаторе I осуществляется через проходной канал 71 пустотелого поршня, проходное отверстие 63 в стенке 62 элемента 60 и само выпускное отверстие 11. Как видно на Фиг. 1, проходное отверстие 63 в данном случае расположено эксцентрично относительно оси, изображенной в продольном направлении на Фиг. 1. В том случае, когда перемещающийся поршень 70 подходит к стенке 62, проходное отверстие 63 закрывается поршнем 70. Таким образом, дозатор I больше не может выдавать текучую среду, даже при более длительном нажатии на сжимаемую бутылку. Таким образом, дозатор сам закрывается в процессе дозирования. Работа дозатора, изображенного на Фиг. 1, более подробно будет описана со ссылкой на следующие чертежи Фиг. 2-4.
На Фиг. 2 показано дозирующее устройство, выполненное в соответствии с Фиг. 1, в собранном состоянии. На Фиг. 2 используются те же самые номера позиций, что и на Фиг. 1. Дозирующее устройство установлено на его крышку для выдачи жидкости таким образом, что вырез 61, расположенный между поршнем 70 в исходном положении и стенкой 62 элемента 60, может быть заполнен текучей средой через канал 71.
Если теперь, как показано на Фиг. 3, к бутылке II приложить давление (показанное горизонтальными стрелками для бутылки II, изображенной на Фиг. 3), то в результате этого давления поршень 70 перемещается вниз, как показано стрелкой на Фиг. 3. Жидкость, находящаяся в вырезе 61, ограниченном на Фиг. 2 поршнем 70 и стенкой 62, при этом выдавливается наружу через проходное отверстие 63 элемента 60 в выпускное отверстие 11 или из него. В конце процесса дозирования, то есть когда поршень 70 упирается в стенку 62 элемента 60, проходное отверстие 63 элемента 60 закрывается поршнем 70, в результате чего дальнейшая выдача текучей среды становится невозможной. Это состояние (активированное состояние) показано на Фиг. 3.
На Фиг. 4 показана ситуация, которая имеет место, когда дозирующее устройство отпускают, и оно при этом переходит из активированного состояния (как показано на Фиг. 3) в исходное состояние. Благодаря возвращающей силе (горизонтальные стрелки на уровне сжимаемой бутылки II на Фиг. 4) происходит выравнивание давления, в результате чего в бутылку поступает воздух L. При этом поршень 70 возвращается в свое начальное положение, то есть перемещается вниз.
На Фиг. 5 изображен еще один дозатор I, в одинаковой степени подходящий в качестве дозирующей крышки для сжимаемой бутылки. Дозатор I при этом содержит крышку 10, имеющую выпускное отверстие 11, которое предпочтительно может быть выполнено с возможностью выдачи текучих сред в виде капель. Однако можно также выполнить выпускное отверстие таким образом, чтобы при выдаче текучей среды создавался распыляемый туман. Крышка 10 при этом расположена непосредственно на вкладыше 40 и соединена с последним путем соответствия по форме и посадки с натягом. При этом крышка 10 содержит внутренний вырез, имеющий внутреннюю поверхность 12. Упругий клапан 20, содержащий головку 21а и упругую стенку 21b, расположен между крышкой 10 и вкладышем 40. Клапан 20 показан в исходном состоянии (А) и в активированном состоянии (В). Видно, что в активированном состоянии (В) упругая стенка 21b выгнута вовнутрь, при этом упругая стенка 21b предпочтительно содержит заданную точку 24 изгиба, видимую в активированном состоянии (В). В исходном состоянии (А) заданные точки 24 изгиба изображены ровными. Головка 21а клапана 20 может быть в данном случае выполнена сплошной, при этом упругая стенка 21b может быть присоединена к головке 21а в виде трубчатой стенки. Полностью упругий клапан 20 может быть изготовлен как одно целое способом литья под давлением. На упругой стенке 21b расположены крепежные элементы 23, например, периферийная пружина. Упругий клапан 20 установлен на вкладыше 40 с помощью крепежных элементов 23. Для этого крепежные элементы 23 зафиксированы в соответствующих крепежных элементах 43, например, периферийной канавке, вкладыша 40. Соединение крепежных элементов 23 и 43 при этом выполнено герметичным по отношению к подлежащим дозируемой выдаче текучим средам. Конфигурация поверхности 22 головки 21а клапана 20 при этом аналогична внутренней поверхности 12 крышки 10, в результате чего в исходном состоянии (А) головка 21а клапана 20 может быть вставлена в крышку 10 путем посадки с натягом и, следовательно, полностью закрывает выпускное отверстие 11. Промежуточное пространство 10-20, образованное в активированном состоянии В между крышкой 10 и упругим клапаном 20, полностью закрыто, при этом вся текучая среда, находящаяся в пространстве 10-20 между крышкой 10 и упругим клапаном 20, в активированном состоянии выпускается из выпускного отверстия 11 при переходе дозатора в исходное состояние. Вкладыш 40 содержит стенку 42, конструктивно разделяющую дозатор на верхнюю часть (часть, которая содержит крышку и упругий клапан 20), и нижнюю часть (ниже стенки 42). Элемент 60, соединяемый с вкладышем 40 с возможностью передачи усилия, вставлен ниже стенки 42 вкладыша 40. В результате между элементом 60 и вкладышем 40 образуется промежуточное пространство 40-60. Вкладыш 40 при этом содержит проходное отверстие 41, выполненное в случае, показанном в качестве примера на Фиг. 5, таким образом, что проходное отверстие 41 проходит через стенку 44 вкладыша 40 в нижней части вкладыша 40 (на уровне промежуточного пространства 40-60) и направлено вокруг вкладыша 40 в выемку (не показана), расположенную на наружной поверхности вкладыша 40. Выемка при этом сообщается с каналом, показанным слева на Фиг. 5, который проходит вверх и открыт в еще одно проходное отверстие 41, через которое текучая среда может проходить в промежуточное пространство 10-20 между клапаном 20 и крышкой 10. Канал, проходящий по поверхности вкладыша 40, в данном случае ограничен и завершается элементом, установленным сверху вкладыша 40.
Элемент 60 содержит стенку 62, которая прикреплена со стороны крышки и в которой выполнено эксцентричное проходное отверстие 63. Элемент 60 в данном случае вставлен во вкладыш 40 на такое расстояние, что стенка 62 не ограничена непосредственно стенкой 42 вкладыша 40, а сохраняется остаточная промежуточная область 40-60 и, соответственно, проходное отверстие 41, расположенное в нижней части вкладыша 40, остается открытым. В иллюстративном случае дозатора I, выполненного в соответствии с Фиг. 5, между вкладышем 40 и элементом 60 прикреплен материал 50, отфильтровывающий бактерии и обеспечивающий возможность воздухообмена внутреннего пространства дозатора с окружающей средой. Элемент 60 содержит вырез 61, в который вставлен поршень 70, имеющий внутренний пустотелый объем 71. Поршень 70 в данном случае установлен в вырезе 61 с возможностью перемещения в осевом направлении (вверх и вниз на Фиг. 5). Кроме того, дозатор может иметь уплотнительный элемент 80, с помощью которого возможно герметичное прикрепление дозатора I к емкости II для хранения, не показанной на Фиг. 5.
На Фиг. 6 изображен дозатор I, выполненный в соответствии с Фиг. 5, где он показан на емкости II для хранения, причем применительно к Фиг. 6, он показан на сжимаемой бутылке. Емкость II для хранения в данном случае содержит подлежащую выдаче текучую среду, показанную в емкости II для хранения на Фиг. 2а заштрихованной. Фиг. 6а изображает разрез, проходящий через все устройство при его использовании; на Фиг. 6b показано подетальное изображение дозатора I, изображенного на Фиг. 2а заключенным в прямоугольную рамку. При этом используются те же самые номера позиций, что были показаны на Фиг. 1. На Фиг. 6b стрелкой X показан путь движения текучей среды из емкости II для хранения к выпускному отверстию 11 через проходной канал 71 пустотелого поршня 70, через промежуточную область 40-60 между элементом 60 и вкладышем 40, через проходное отверстие 41, через промежуточное пространство 10-20, которое образуется при приведении в действие дозирующего устройства, выполненного в соответствии с Фиг. 6 и, наконец, в направлении выпускного отверстия 11.
На Фиг. 7 показано то же самое дозирующее устройство, выполненное в соответствии с Фиг. 6, при приложении давления (показано стрелками на Фиг. 37) к сжимаемой бутылке П. При этом на пустотелый поршень 70 (см. Фиг. 7b) действует направленное вниз давление (обозначено стрелкой слева рядом с поршнем 70) и, тем самым, выталкивает текучую среду, находящуюся ниже поршня 70 и ограниченную поршнем 70 и элементом 60, через проходное отверстие 43 элемента 60 в промежуточное пространство 40-60. Другие номера позиций для ясности на Фиг. 7 не указаны, за исключением номера позиции 70. Текучая среда 41 выталкивается через проходное отверстие 41 дальше в промежуточное пространство 10-20 между упругим клапаном 20 и крышкой 10 дозатора I. При этом происходит деформация упругого клапана, который, как показано на Фиг. 7b, выгибается и, тем самым, открывает выпускное отверстие 11, через которое может выходить текучая среда. В связи с тем, что проходной канал 71 в поршне 70 и проходное отверстие 63 элемента 60 расположены смещенными друг от друга, проходное отверстие 63 закрывается, как только поршень 70 упирается в стенку 62 элемента 60. Следовательно, даже при дополнительном приложении давления невозможен выход текучей среды из дозирующего устройства, поскольку проходной канал 63 закрыт.Таким образом, с помощью данного дозатора I возможно осуществлять дозированную выдачу жидкости из сжимаемой бутылки. Состояние, показанное на Фиг. 7b, соответствует активированному состоянию (В) дозатора.
На Фиг. 8 показан вариант выполнения, в котором осуществляется перевод дозирующего устройства, в частности дозатора, из активированного состояния в исходное состояние. Другие номера позиций для ясности не указаны, однако, используются те же пояснения, что и для предшествующих чертежей. Таким образом, на Фиг. 8а представлено дозирующее устройство, изображенное на Фиг. 8b, в увеличенном виде. Как видно из Фиг. 8а, поршень 70 находится по-прежнему в конечном положении, которое достигается в активированном состоянии, как показано на Фиг. 7. По завершении процесса активации, пользователь может перевести дозирующее устройство в исходное положение, при этом применительно к сжимаемой бутылке, изображенной на чертеже, дозирующее устройство устанавливают на его крышку. Пользователь на этом этапе отпускает сжимаемую бутылку, при этом под действием возвращающей силы сжимаемая бутылка восстанавливает свою первоначальную форму, как показано на Фиг. 6. Возвращающая сила показана на Фиг. 8b направленными наружу стрелками. За счет удаленного объема жидкости, в емкости II для хранения при осуществлении этого процесса образуется разрежение, сохраняющееся выше поршня 70 в дозаторе I дозирующего устройства. Для выравнивания давления воздух всасывается в емкость 2 для хранения через стерильный фильтр. При осуществлении этого процесса поршень 70 также перемещается в свое начальное положение, то есть применительно к случаю, показанному на Фиг. 8, поршень 70 перемещается вниз. Впуск воздуха (стрелка L) во внутреннюю часть емкости II для хранения, то есть в сжимаемую бутылку, может быть осуществлен через антибактериальный фильтр 50, который может быть установлен, например, между элементом 60 и вкладышем 40.
На Фиг. 9 изображено исходное положение (А) бутылки, в которой поршень 70 показан в своем конечном положении, при этом бутылка II полностью расправлена (см. Фиг. 9b).