專利名稱：重力供給液體分配系統的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及分配液體的系統，更具體地說涉及重力供給的液體分配系統。
背景技術：
在過去已經研制了一些以控制方式分配液體的系統。這種系統中包括正排放系統，即諸如利用泵從一個容器中抽吸液體。例如由明尼蘇達·圣保羅的明尼蘇達礦業制造公司生產的“Compublend”牌的化學清潔處理系統就是這種系統中的一例。雖然正排放系統具有自己的應用領域，但這種系統通常較昂貴并且復雜，可能不適應于容積相當小的應用情況。
另一種辦法是利用文杜里管效應抽吸容器中的液體。這種方法在經常要求在使用前使液體與一種或多種其它液體混合或稀釋的情況使用是有利的。例如，如果要分配的液體是一種化學清潔劑，消毒劑，除草劑或殺蟲劑，那么出于安全、功效或經濟方面的原因，會要求在使用前將這些化學劑用水或另一種液體稀釋。在這種情況下，水可能要引入并流過上述液體，或液體與水流相連通。如公知的那樣，水的流速在水流中產生一個低壓，使液體受虹吸作用而進入水流中，同時被水稀釋。一種文杜里管效應的液體分配系統的例子是俄亥俄州辛辛那提市的液力系統公司生產的“Hydro Omni-Clean”牌的定量分配系統。
但是，盡管文杜里管效應的液體分配系統具有自己的用途，它在要求高精確度和高一致性的許多場合下是不適合的。典型地，常規文杜里管效應的系統所提供的精確率大大地不同于所要求的精確率。亦即，在一段時間上，雖然平均流率可能是接近所要求的值，但是流率中的波動卻大大超出或低于所要求的值。
另一種類型的液體分配系統是重力供給的液體分配系統，其中一個盛有一定數量的液體的瓶子或類似容器被倒置，使得液體能夠在重力作用下向下從瓶子中流出。重力供給液體分配系統的一個例子是由康涅狄格州Trumbull的Sodamate企業公司生產的牌號100型的碳酸(汽水)飲料分配機。該100型分配機包括一個裝有飲料濃縮物的倒置的瓶子和一個高壓碳酸水源。濃縮物與作為稀釋劑的高壓碳酸水混合，然后分配到一個供消費用的合適的飲料容器中。雖然100型分配機能有效地用于這種碳酸飲料，但它不是設計用于非碳酸液體。而且這種設計要求采用一個外部電源，例如用于壓縮二氧化碳氣體，這就增加了分配機的復雜性和成本。
發明概述本發明公開了一種分配液體的系統，它包括一個瓶子，瓶子有一個盛裝一定數量的液體的內腔和一個使內腔與瓶子外部相通的孔。在瓶子上圍繞瓶孔安裝一個閥，用于控制液體流量。該閥可以在一個防止液體流出瓶子的第一、關閉位置和一個能在一預定流率下經瓶孔從瓶子分配液體的第二、開啟位置之間移動。
包含一個分配組件，它用于在分配液體的同時支撐住瓶子。該分配器有一本體，該本體包括一個稀釋室，一個接收口和一個位于接收口下面的分配口，兩者都與稀釋室相通。設置了支撐部件，用于接合和支撐在本體上的瓶子，使瓶口向下通過接收口，其中，當閥處于開啟位置時，液體則從瓶子分配出去并通過分配口流到分配組件外部。設有將瓶子上的閥從關閉位置移到開啟位置的部件，以便能夠分配液體。當瓶子與支撐部件接合后則啟動該移動部件。
設有能與一個稀釋液體源連接的部件，用于向稀釋室輸送稀釋液體。設置了一個稀釋閥來控制稀釋液向稀釋室中的流動。稀釋閥可以在一個能使稀釋液流入稀釋室中的開啟位置和一個阻止稀釋液流入稀釋室中的關閉位置之間移動，稀釋閥由偏壓力壓在關閉位置上。設有開關部件，它響應安裝在分配器本體上并與其支撐部件接合的瓶子使稀釋閥移動到開啟位置，以便稀釋液體能夠流入稀釋室，這樣，來自瓶子的液體和稀釋液體將在稀釋室中相互混合并通過分配口流到分配組件的外部。
本發明進一步包括所述的分配組件，它和一個盛裝一定數量的待分配的液體的瓶子一起使用，瓶子上有一個閥帽，用于控制從瓶子來的液體流動。
附圖簡述下面結合附圖對本發明做進一步的描述，附圖中相同的標號表示相同的部件，其中
圖1A是本發明的一個重力供給分配系統的一個等比例立視圖，其中一帶有閥帽的倒置的瓶處于要與分配組件接合的位置，圖1B是圖1A中的重力供給分配系統在將瓶子插入分配組件中但還沒有與分配組件接合的立視圖，
圖2是圖1中所示的瓶子的處于正立位置并帶有一個閥帽時的等比例立視圖，圖3是圖2所示瓶子不帶閥帽并且處于直立位置時的一個前視圖，圖4是圖2所示瓶子的一個側視圖，圖5是圖2所示瓶子的一個頂視圖，圖6是圖1A和2所示閥帽的一個等比例立視圖，圖7是圖6所示閥帽的帽部分的一個等比例立視圖，圖7A是從圖7所示帽部分突出的一個突出部的局部放大視圖，圖8是圖7所示帽的底視圖，圖9是圖6所示閥帽的插入部分的一個等比例立視圖，圖9A是圖9所示插入部分的一個局部放大的橫截面視圖，示出了一個倒角邊緣，圖9B是圖9所示插入部分的一個局部放大的橫截面視圖，示出了刮擦部件，圖10是圖6所示的閥安裝在瓶子上并處于關閉位置時的一個部分剖開的部分前視圖，圖10A是圖10所示的閥帽的一部分的一個局部放大的橫截面視圖，圖11是圖10所示的閥帽處于開啟位置時的一個部分剖開的部分前視圖，圖12是圖1所示分配組件的一個頂視圖，圖12A是圖12所示分配組件的一個部分前視圖，其中一個瓶子插入分配組件并與其相接合，圖13是沿圖1B中的平面13-13的分配組件的橫截面視圖，其中一個瓶子插入分配組件中但還未被旋轉進入接合，圖13A是圖13的第一稀釋閥的一部分局部放大圖，圖13B是圖13所示的第一流量控制片的放大圖，圖14是圖13所示的分配組件的一個橫截面視圖，其中瓶子被旋轉而與分配組件相接合，圖15是分配組件的另一種實施例的一個橫截面視圖，其中有一個軟管可以將稀釋劑源連接到另一個分配組件上，圖16是分配組件的第三實施例的一個橫截面視圖，其中第二個導管連接到一個第二稀釋劑源上，一個瓶子插入分配組件中但還未轉動到與之接合，圖17是圖16所示分配組件的又一種實施例的橫截面視圖，其中瓶子被旋轉而與分配組件相接合，圖18是沿圖1A所示的分配組件的平面18-18的一個部分剖開的橫截面視圖，圖19是圖1A和1B所示分配組件的稀釋室的一個頂視圖，圖20是分配組件的第一和第二噴嘴相對于分配組件的中心軸線所處的垂直傾角的示意圖，圖21是分配組件的第一和第二噴嘴相對于分配組件中心軸線的水平傾角的示意圖，圖22是第一分配軟管與圖1A和1B所示分配組件的噴口對準的一個前視圖，圖23是第二分配軟管與圖1A和1B所示分配組件的噴口對準的一個前視圖，圖24是圖23所示接頭部件沿平面24-24的一個頂視圖。
詳細描述現在參見圖1A，圖中示出了本發明的一個液體分配系統10，它包括一個分配組件12和一個裝有一定數量的要被分配的液體的瓶子14。典型地，液體呈一種濃縮狀態(“濃縮物”)，在被分配和使用之前，該濃縮物要用至少另一種稀釋液體(“稀釋劑”)來稀釋。濃縮物可以是各種各樣的材料中的任何一種材料，諸如清潔液，溶劑，消毒劑，殺蟲劑，除草劑或類似物。稀釋劑可以是水或其它任何合適的液體。
盡管本發明的分配系統可以采用任何合適的瓶子或其它容器來用于裝濃縮物，但在本發明的優選實施例中，瓶子14的結構是按照發明名稱為“用于液體分配系統的瓶子”的共同待審定的美國專利申請設計的，該專利申請是與本申請同日遞交并共同轉讓給本發明的被轉讓人。
更具體地，圖2-5中示出了一個按照本發明的瓶子14，該瓶子14包含一個在上側20上的頸部18中的孔16，它與瓶子內部相通，使液體能在瓶子內腔22和瓶子外部之間流動。盡管瓶子可以設計成任何合適的結構，如圓柱形，在所示的本發明的實施例中，瓶子大體為矩形體，包括第一和第二邊24，26和端部28，30，以及底部32。
作為本發明的瓶子的一部分，可以設置用于抵制“癟陷”的部件，當插入瓶子和液面降低時就會出現癟陷。在瓶子內的液面上方的“頂部空間”中產生一部分真空，在部分真空的影響下，瓶子的壁逐漸向內偏移。這種偏移的作用使液體從瓶子中的流出受到阻滯。偏移繼續增加，直到達到某一個時刻，此時一定量的液體被迅速地從瓶子分配出去，而瓶子快速地向外撓曲，由此使頂部空間中的壓力與環境壓力相等。由于癟陷造成自瓶子的液體流動的波動，阻礙了液體分配或液體稀釋的精確計量。所述的“抵制”是指當插入瓶子并分配液體時癟陷現象被減小或被消除。
在所示的本發明的實施例中，癟陷控制部件包括凸肩34，它使第一和第二邊24，26的上部分24a，26a與一對平行的橫向相間的握持面36，38相分離。凸肩34，或者任何在瓶子的形狀或幾何結構上的類似的突然變化都能夠起到增加瓶子邊的抑制癟陷的能力的作用。如可以由圖1A，1B和2中看到，凸肩不一定是完全線性的(例如中部是橫向延伸的，但相對的端部是向上傾斜的)，而是大致橫向延伸，在握持面36，38和瓶孔16之間橫穿過第一和第二邊。
所要求的對癟陷的抵制程度是由瓶子的結構確定的(包括但不局限于材料，壁厚，容積)。因此，如果不是為了抵制癟陷則可以減小本發明的瓶子的壁厚、重量和費用。常規的分配系統的瓶子必須或者減小瓶子的尺寸和容積，或者增加壁厚，由此增加瓶子的重量和費用，以避免癟陷，即使這樣，可能也不會完全成功地對癟陷提供有效的抵制。
握持面36，38適合由人手來握持和轉動瓶子。如尤其圖1A、1B和2所示，握持面36，38便于人手抓住和轉動瓶子14。最方便的是握持面36，38包含一些平行的橫肋40。這些肋40的尺寸、結構和位置設計得能夠最有利地使人手抓住瓶子，以便將瓶子插入并安裝在分配系統中。另一種方式是，例如對握持面表面作滾花或打毛處理，使握持面36，38適于提高抓握瓶子的能力。
可以理解，肋40的結構也可以設計成協助凸肩34抵制握持面36，38中的癟陷，由此它構成抵制癟陷的部件的一部分。這種對癟陷的抵制作用在以下情況下會展現出來，例如將肋加工在握持面的內側(例如在腔22內)以及在握持面的外表面上設置其它部件，以提高手動來使瓶接合和轉動的能力，如前面所述的那樣。抵制癟陷的部分(最好包括肋40)因此起抵制癟陷的作用，這種癟陷在人手抓握瓶子例如使瓶子倒置或使瓶子與本發明的分配系統接合時而擠壓瓶子時會產生。
本發明的瓶子14可以按任何合適的方式用任何合適的材料制做，但最有利的是用一種聚合物材料制做，例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或類似材料。可以認識到，制做瓶子所選的材料必須與瓶子要盛裝和分配的液體相兼容。瓶子最好是整體的模制體，由任何合適的工藝制做而成，例如公知的吹塑成型、注塑成型或者注塑/吹塑成型等。
設有控制瓶子中液體分配的閥部件。在所述的實施例中，閥部件的形式是閥帽60，該閥帽60可以是任何合適的結構形式，但最好是發明名稱為“重力分配器”的美國專利No.4570830中公開的結構。
如圖6所示，閥帽60包含相互配合的帽63和插入部64，帽和插入部方便地都是整體模制部件，由聚合物材料制做，例如高密度聚乙烯。該材料最好選擇得與瓶子分配的流過閥帽的液體相兼容。
當閥帽60安裝在瓶子上時(如圖10和11所示)，插入部64延伸到瓶14中，穿過孔20進入瓶內腔22。插入部64具有一個圓柱形部分66，它實際上形成瓶子頸部16的一個延伸部。O形環68裝在圓柱形部分66外部上的環形凸緣70上，以便在將閥帽安裝在瓶子上后相對頸16的內部密封。插入部(因而閥帽)由卡配封閉部72(更具體地示于圖10A中)固定在瓶子上，所述卡配封閉部72包含一對位于瓶頸上的凸起74和一個位于圓柱形部分66上的環形唇部76，該唇部76卡配并保持在兩個凸起之間。另一種方式是，插入部可以由瓶頸上和插入部上相互配合的螺紋(未示出)密封地固定在瓶子上，或者采用任何其它合適的結構。
現在也參見圖7-9，設有殼體80，它包括一個大體為圓柱形的側壁82，一個底84和一個室頂86，用于圍成一個室88。頂86保證不論如何轉動瓶子都不會將液體充入室88內，以防止被啟動。室88是通向大氣的氣室，由此在分配液體期間維持一個恒定壓頭(例如相對于環境空氣壓力維持一個小的真空度)，如美國專利No.4570830中所述的那樣。殼體80的側壁84中加工有通口90，這些通口90最好占據側壁82的大部分周面，從而實際上側壁是由四個支腿92支撐的。
帽62包含形成環槽102的環形裙部100，環槽102中安置插入部的圓柱形部分66，這樣帽是可轉動地安裝在插入部上面。帽62相對于插入部64的相對轉動將轉變成帽相對于插入部在一個相間的第一開啟位置(如圖11所示)和一個第二關閉位置之間的相對軸向移動，此時帽與插入部密封地接觸(如圖10所示)。
這種相對移動采用如圖所示的一個閥帽凸輪機構來實現，或者采用公知的任何其它結構來實現。在所述的實施例中，閥帽凸輪機構包括一個或多個從插入部的圓柱形部分66外表面106延伸的徑向突出銷104。在帽的相對裙部100中加工有數目相同的對準的凸輪狹槽108。每個凸輪狹槽108制做成具有相應的型面，并且從一個第一上部位置(如圖10中所示)延伸到一個第二下部位置(如圖11中所示)，其中在所述第一位置，帽62和插入部64以此處詳細描述了的方式相互密封，以關閉閥帽；在所述第二位置，帽和插入部相互間沿軸向相隔開，以開啟閥帽，使得液體能夠流過，如后面要描述的那樣。
當沿方向110相對于插入部64轉動帽62時，與凸輪狹槽108嚙合的徑向延伸的銷104引起帽和插入部沿方向112的相對軸向移動，達到關閉位置；而帽沿方向114的相對轉動將引起帽和插入部之間沿相反方向116朝開啟位置的相對軸向移動。
設置了用于防止偶然地使閥帽從關閉位置移動到開啟位置的部件，由此避免瓶子中發生非人愿的液體泄漏。在所示的實施例中，防止移動的部件包括一個從帽的裙部102突出的突出物117，該突出物117與插入部上的突出物118相接合，防止帽相對于插入部沿方向110的相對移動。突出物117包含一個第一表面119a，一個第二斜面119b和一個第三斜面119c。如果要求帽相對于插入部轉動(如前所述)，則必須使帽和插入部沿軸向稍加偏壓，以使突出物118與突出物117的表面119a脫開。帽相對于插入部沿方向110的相對轉動可以通過與表面119b和119c的滑動接合，朝著完全開啟位置來完成。在帽和插入部沿方向114的相對轉動期間，斜面119c將遇到突出物118，滑動運動將使突出物118轉動而通過表面119c，然后通過表面119b，回到靠近表面119a的完全關閉位置。當然也可設置其它合適的結構，來防止閥帽從完全關閉位置產生非人愿的移動。
也可以設置用于防止插入部64和瓶14相對轉動的部件。在所示的實施例中，該部件包括加工在突出部118中的孔118a，其中可以嚙合一個從凸輪凸緣234突出的合適的指形件235。
設在密封部件，當將閥帽移動到其關閉位置時，如圖10所示，該部件使帽相對于插入部密封。可以采用公知的任何合適的閥密封件。在本發明所示實施例中，雙閥密封機構與帽和插入部相結合，如圖10A中更具體地示出。第一閥密封機構包括一個從帽的內表面122延伸的環120。插入部中加工有環形座124，當插入部和帽裝在一起時，環形座124密封地接觸環120。
在所示實施例中的另一個閥密封機構包括彈性的環形唇130，它最好與帽的表面132成整體制做(當加工帽62時)。當帽和插入部裝在一起時，唇130遇到插入部的圓柱形部分66的外表面134，并被徑向向外擠壓。這樣，當閥帽處于其關閉位置時，唇受擠壓力的作用彈性地密封與插入部接觸。
帽62包括中心孔140。一根管142從帽的孔106延伸，穿過室頂86中的孔143，從而管的遠端在閥帽處于開啟和關閉位置時都位于室88內。管142可以與帽62模制成整體，或者也可以是一個單獨的管形件，密封地裝在帽上。無論瓶子朝何方向，當瓶子被放回到直立位置時，室88內部有足夠體積的空氣，保證管142的頂部不會沒入液體中。
如圖所示，帽中有一個噴口144，它相對于帽、插入部和閥帽的中心軸線146徑向錯位。噴口144是將瓶子倒置后液體從瓶子流出的流道端頭。流道始于出口90處，它穿過在閥帽處于開啟位置時位于帽和插入部之間的間隔148(如圖11所示)，然后通過噴口。噴口144的大小設定得根據要分配的具體液體的粘性和環境溫度條件來計量流量。
使用后發現，當將瓶子放置成直立并且閥帽處于開啟位置時，在帽和插入部之間可能會滯留一定量的殘余液體(在表面148上，如圖11所示)。已經觀察到，對于某些液體在某些情況下，當將閥帽移動到關閉位置，并使帽和插入部密封接觸在一起時，這種殘余液體可以強制地從噴口144射出。這種強制的液體噴射是不希望的并且可能是危險的，這取決于液體的性質。因此，出于安全考慮，最好將任何殘余液體返回到瓶子內部，這也是為環境和費用方面著想。
在本發明的優選實施例中，通過降低帽中的環120的高度使上述問題得到削弱，因為環的高度下降則減少了當閥帽關閉時可能遇到的殘余液體的數量。但是這不能在使用閥帽期間完全消除殘余液體強制射出的現象。
因此，在本發明中，設置了用于防止或減少從噴口144射出殘余液體并將其引回到瓶子內腔22中的部件。在所示的實施例中，液體導流部件包括一個弧形刮擦件150，從插入部64的表面148上突出。刮擦件150的徑向內邊緣152與帽的環形凸脊的徑向外邊緣154滑動接合或稍有徑向間隙。最好是刮擦件150位于插入部上并在其周面上延伸一個足夠的部分，從而在噴口144下面延伸，穿過閥帽在開啟和關閉位置之間的整個移動范圍。在所示的實施例中，刮擦件占據周面大約90°的范圍。
刮擦件150和圓環120相配合地刮擦或向內向后地引導液體，由此通過出口90將液體引回到瓶的內腔中，而不是徑噴口144射出。這應該在圓環的下邊緣通過刮擦件上邊緣之前完成，在此之后液體返回瓶子內腔22的流道的入口則被阻塞。在本發明的優選實施例中，插入部的周向外邊緣的主要部分被加工成大約45°的倒角(如圖9A中156處所示)。但是，已經觀察到該倒角邊緣會加重殘余液體經噴口強制射出。因此，插入部的靠近刮擦件的周向邊緣最好加工成一個半圓(如圖9B中158處所示)，已經發現這可以削弱噴射問題。雖然有刮擦件150，已經觀察到，當閥帽關閉時可能會有少量的殘余液體經噴口144出來，但這種仍可能被強制噴出的液體的數量和速度與現有閥帽的情況相比已經減到最低程度。因此，本發明的閥帽可以用在倒置位置，然后將瓶子轉到直立位置，將閥帽旋轉到一個關閉位置，而使產生噴射液體的危險減到最小或將其消除掉。
上面已經描述了瓶子14和閥帽60，現在參見圖1A和1B，12和12A中的分配組件。分配組件12包括本體160，該本體可以由一個部分或多個部分構成，如果要求的話。本體160最好包括一個或多個整體模制的部件，用聚合物材料制做，例如多酚氧化物，尤其是可從通用電氣塑料制品公司獲得的Noryl 731號材料或類似材料，這些部件則以任何合適的方式組裝在一起。本體160中有一個稀釋室162，它在一個上接收口164和一個位于接收口下面的下分配口166之間延伸。接收口164和分配口166與稀釋室162相通。凸緣168向上延伸并有一個孔170，用于將分配組件安置在一個垂直平面(未示出)上，例如用一個螺釘(未示出)或類似的機械緊固件來固定。可以理解，也可以采用其它合適的部件(未示出)來支撐分配組件。
可以將瓶子14倒置(如圖1A中所示)，然后將其朝著接收孔164和稀釋室162的方向172插入分配組件12中(如圖1B所示)。設有將瓶子14支撐和固定在一個倒置位置上的部件，使瓶子的口16經接收口164指向稀釋室162。在所示的實施例中，支撐部件部分地包含與瓶子14頂側20的外型面相符合的導向面176和178。一個目測導向件180沿徑向從瓶頸部伸出，以便于將瓶子插入到分配組件中的一個相對于軸線182的第一旋轉位置(如圖1A中所示)。目測導向件180也形成支撐部件的一部分，即瓶子和目測導向件然后可以沿方向184旋轉到一個第二旋轉位置，由此將目測導向件置于在分配器本體中形成的凸緣186的下面(見圖12A)。目測導向件180和凸緣186之間的接觸以及導向面176，178的作用是支撐和固定瓶子，使瓶子與分配組件相接合。在將瓶子沿相反的轉動方向188轉動后，使目測導向件180從凸緣186上脫開，將瓶子送回到第一旋轉位置，由此可以使瓶子從分配組件上脫離接合，然后沿相反方向190從分配組件上取下瓶子。
設有部件，使閥帽60從它在瓶子沿方向172插入分配組件中期間以防止液體溢出所保持的第一關閉位置移動到瓶子倒置并固定到分配組件(如前所述)上的第二開啟位置，使液體能夠通過閥帽從瓶子流到分配組件12的稀釋室162中。最好是在將瓶子14倒置插入分配組件并旋轉到第二旋轉位置的過程中使閥帽自動地移動。
在所示的實施例中，尤其如圖12和12A所示，移動部件包括徑向鍵槽192，它從接收口向外延伸。閥帽60的帽62包含相配的徑向凸出的鍵194。當瓶子14倒置并沿方向172插入分配組件后，它必須占據第一旋轉位置，如圖1B和13所示，以便使帽64的鍵194接合在對準的徑向鍵槽192中。然后必須沿旋轉方向188轉動瓶子，使之進到第二旋轉位置，并由支撐部件將其固定在此處，如前述那樣。瓶子的旋轉也使閥部分中的插入部隨瓶子轉動，而帽62由于鍵194和鍵槽192之間的接合而保持不動。帽相對于插入部的相對轉動使閥60開啟，從而能夠和前述的凸輪機構一起使瓶子內的液體得到分配。
要取下瓶子14時，則沿相反的轉動方向188將瓶子轉回到圖1B中所示的第一位置，從此處可以沿軸向190從分配組件上取下瓶子。類似地，插入部64也同樣沿轉動方向188轉動，而帽62由于鍵194和鍵槽192之間的接合而保持不動。這樣閥帽被移動到一個關閉位置，而可以在不泄漏液體的情況下沿方向190從分配組件上取下瓶子。
如前所述，當濃縮物從瓶子中分配出來時要求將一個第二種液體或稀釋劑輸送到稀釋室中，與濃縮物16相混合。設置了將稀釋劑輸送到分配組件12的室162中的部件，在所示的實施例中(尤其圖13中所示)，輸送部件包括進口軟管210，其一端連在稀釋劑源(未示)上，另一端連到安裝在分配組件12上的支管212上。支管212經第一導管214與室162液體連通。在所示實施例中，第一導管214大致水平地延伸，然后向下延伸到第一噴嘴216，尤其如圖18中所示。第一稀釋閥21 8處于開啟位置時能使稀釋劑通過支管212，經第一導管214流入稀釋室162，當處于一個關閉位置時，能阻斷其中的流動。
也示于圖13A中的第一稀釋閥218可以是任何合適的類型的閥，但在本發明的優選實施例中，它是一種“整體式”的閥，包含一個由一種彈性材料如橡膠制成的閥件220，可以相對于第一導管中相配的閥座222密封。閥件220安裝在臂224的一端上，臂224可轉動地安裝在分配組件上并由彈簧226加偏壓，閥件220在第一導管214中的稀釋劑的壓力作用下，沿方向228移動到一個第一關閉位置，如圖所示，當開啟時，第一稀釋閥218能使稀釋劑流過第一導管214，進入稀釋室162，與濃縮物流相混合，如本文某處所描述的。
當要求將稀釋劑輸送到稀釋室中時可以手動開啟第一稀釋閥218。但是在優選實施例中，設有部件，當瓶子14與分配組件的支撐部件相接合后，該部件自動開啟稀釋閥214。在所示的本發明實施例中，自動開啟第一稀釋閥的部件包括凸輪機構。該凸輪機構包括凸輪凸緣234，它圍繞頸部18沿徑向從瓶子14突出。凸輪凸緣234包含一個第一凸輪凸角236。凸輪凸緣和第一凸輪凸角最好與瓶子加工成整體(例如模制加工)。或者，也可以將凸輪凸緣單獨加工成一個平面部件(未示出)，其中有一個孔，孔中插入瓶的頸部，當閥帽60固定在瓶上時由閥帽保持住凸輪凸緣。
凸輪凸緣234具有這樣的結構和位置，使得在將瓶子14倒置并插入分配組件中時，它占據第一旋轉位置，如圖1A和1B所示，在前面相對于目測導向件180所描述的那樣，此時凸輪凸緣234和稀釋閥218沿角向是相間隔開的，但沿軸向是對準的如圖13所示。然后必須沿轉動方向188將瓶子14轉動到第二轉動位置。如圖14所示，瓶子轉動也使凸輪凸緣234轉動，從而第一凸輪凸角236接觸并沿方向238轉動第一稀釋閥218，使閥件220克服彈簧226的力和第一稀釋劑的壓力從閥座222上移開到一個開啟位置。這能使稀釋劑從進口軟管210流入稀釋室162中，如圖所示。
稀釋劑繼續流動，直到沿相反的轉動方向188將瓶子轉動到第一轉動位置為止(如圖13所示)，然后將瓶子從分配組件上取出。凸輪凸緣234的第一凸輪凸角236因而從與稀釋閥218的接觸處撤回，使得第一稀釋閥能在彈簧266和第一稀釋劑的壓力作用下關閉，切斷經第一導管的稀釋劑的流動。
如圖13中也示出的那樣，分配組件中也可以加工一個第二導管244，用于向分配室162輸送第二股稀釋劑。如在第一導管的情況下那樣，第二導管大體水平地延伸，并向下延伸到一個指向稀釋室的第二噴嘴246(如圖18所示)。第二導管244適于與一個稀釋劑源液體地連接。在圖13和14中，第二導管244共同地經第一導管214的一部分連接到同一稀釋劑源上。
設置了第二稀釋劑250，用于控制經第二導管244分配的稀釋劑。第二稀釋劑最好也是一種基本上類似于第一稀釋閥的結構和操作的“整體式”的閥，因此對其將不做詳細說明。第二稀釋閥由彈簧252的偏壓和第二導管中的稀釋劑的壓力而壓在一個關閉位置上。第二稀釋閥250最好沿軸向與第一稀釋閥214的位置對準。如果要啟動第二稀釋閥，可以在凸輪凸緣234上設置一個第二凸輪凸角254，如圖15中所示。瓶子14可以按所述的那樣，插入、轉動并支撐在分配組件上。這會自動地使稀釋劑通過兩個導管214，244流入稀釋室162中。
雖然凸輪凸角236，254是沿直徑方向上相反位置處示出的，可以認識到，第一和第二稀釋閥可以安裝在任何要求的轉動位置或軸向位置，并相應地設置凸輪凸緣234和第一、第二凸輪凸緣236，254。例如，可以將第一和第二凸輪凸角安裝在兩個分開的凸輪凸緣上(未示出)，并位于沿軸向相隔開的位置上。
可以理解到，如果不要求有第二股稀釋劑，則可以制造沒有第二導管244或第二稀釋閥250的分配組件，它則按照針對圖13和14所述的方式工作。
現在參見圖13和14，一個第一流量控制片256(如圖13B中詳細示出)放置在第一進口軟管210和稀釋室162之間的第一導管214中。結構對應于第一流量控制片的第二流量控制片258放置在第二導管244中的一個對應位置處。每個流量控制片256，258都可以經分配組件中的用于此目的的通道260，262插入，然后由螺紋塞和O形環264密封起來，或者采取公知的任何其它合適的結構。
第一和第二流量控制片256，258都可以設計成能夠有效地獨立調節第一和第二流動導管中的流率的結構。在所示的本發明的實施例中，流量控制片大體為圓柱形，有三個同心地沿角向相間的孔266和三個等距的周向狹槽268。最好是用一種彈性材料，尤其是乙烯-丙烯(硬度為70)來制做流量控制片。在工作時，作用在流量控制片上的稀釋劑的力將使流量控制片變形，從而逐漸關閉狹槽268，并限制孔266，由此調節稀釋劑通過導管的流率。
作為舉例，對于一個要求的1.0加侖/每分鐘的流率而言(例如用于充填已稀釋的濃縮物的手持噴霧瓶)，具有上述硬度為70的材料的一個流量控制片的厚度應為0.170英寸，外徑為0.490英寸。三個孔266的直徑為0.0508英寸，距流量控制片的中心大約為0.090英寸。周邊狹槽268中每個都深0.070英寸，長0.250英寸。對于一個所要求的每分鐘2.75加侖流率而言，(例如用于充填一個5加侖桶的已稀釋的濃縮物)，具有上述硬度為7.0的材料的流量控制片基本上與上述流量控制片相同，除了孔266的直徑變為0.0705英寸外。
在流量控制片的下游，將流動導向件270安置在第一和第二導管214，244中。流動導向件270具有大體為“S”形的橫截面，它用金屬材料制做，使液體平穩地流過導管。亦即減小稀釋劑流中的紊流，而使流動更具有層流特性。這有利于在一種穩定的可預測的流率下將稀釋劑分配到稀釋室中。然后使稀釋劑流通過第一和第二噴嘴216，246排出。第一和第二噴嘴由聚合物材料制做，例如多酚氧化物，尤其是可從通用電氣塑料制品公司獲得的Noryl 731號材料制做。第一和第二噴嘴有一個直徑為0.187英寸的內孔272，稀釋劑通過該內孔排入稀釋室162中。
本發明的優點之一是可以在一個凸輪凸緣234上只設置一個第一凸輪凸角236(如圖13和14所示)，它只開啟第一稀釋閥218，從而提供由第一流量控制片256確定的一個第一流率；或者可以設置一個只有第二凸輪凸角254的凸輪凸緣(未示)以便只打開第二稀釋閥250，而提供一個由第二流量控制片258確定的一個第二獨立流體；或者可以在一個凸輪凸緣234上設置兩個凸角236，254(見圖15)，以同時打開兩個稀釋閥218，250，而提供一個第三組合流率。
在本發明的優選實施例中，凸輪凸緣234在一種稱為注塑/吹塑成型的工序中與瓶14制做成一體。亦即，瓶子的主要部分是吹制的，而頸部和凸輪凸緣是同時注塑制成的。另一種方式是，凸輪凸緣可以做成一個單獨的平面部件(未示)，它有一個安裝瓶頸部的孔并由閥帽60固定到位。
圖15也示出了分配組件的另一種實施例12a，其中有一個經第二導管244連接的聯接軟管280，從而可以將稀釋劑輸送到(或“接通”到)一個或多個附加的分配組件上(未示出)，這些附加分配組件可以具有與本發明相同的結構，或者任何其它適于液體分配的結構。而就所有其它方面而言，分配組件12a是按照此處所述的方式工作的。在圖13和14中所示的本發明的實施例中，由塞子281中斷通向第二導管的通路，此處可以取出塞子281以連接上述聯結軟管280。這種結構對于下述情況是比較方便的，即一些分配組件相互相鄰地設置而采用一種公用的稀釋劑，而不是設置多個相同稀釋劑源或者單獨地將每個分配組件連接到同一個稀釋劑源上。
如圖16和17所示，分配組件的另一種實施例12b可以包括一個連接到一個作為第二稀釋劑的液體源(未示出)上的第二進口軟管282。第二進口軟管282可以在取掉塞子281(見圖13，14)下通過第二導管244連接到稀釋室162。第一和第二導管214，244由壁284分開，以分離開第一和第二稀釋劑，直到稀釋室162處為止。因此，本發明有利于在獨立的流率下輸送兩種不同的稀釋液體，供與濃縮物混合。
可以認識到，本發明在需要時可以設計成具有三套或更多套的導管，進口軟管，稀釋劑源，稀釋閥和凸輪凸緣。相應地，可以將凸輪凸緣對應地設計成有選擇地啟動一個或一個以上的任意組合的稀釋劑流。
如圖19中更具體地示出，稀釋室162最好是大體呈截錐形狀，圍繞中心軸線300向下指向，并限定一個X-軸和一個Y-軸，如圖所示。稀釋室中有一個上接收口(其公稱直徑為4.5英寸)和一個下分配口(其直徑為1.25英寸)。稀釋室的長度為2.88英寸，因此具有一個相對于中心軸300的大小為30°的角。
如圖20和21中示意示出的那樣，對于每分鐘1加侖的流率而言，第一噴嘴216的位置(在圖19中312處)距稀釋室中心軸線300的間距在X方向為2.03英寸，在Y軸方向上為1.5英寸，在分配口上方的軸向間距為4.68英寸。第一噴嘴216相對于中心軸線300定向，在水平面中以一個59.5°的α角、在一垂直平面中以一個11.5°的β角引導第一稀釋劑的流動，從而第一稀釋劑以一個相對于中心軸線向下指向的角度進入稀釋室，并使之跟隨一個螺旋路途，通過稀釋室，與濃縮物相遇，形成一個混合物，最好經分配口166從稀釋室中出來。
類似地，對于每分鐘為1.75加侖的流率而言，第二噴嘴在相對于中心點300位于第一噴嘴相反的一側的X軸上的間距為1.78英寸，在Y軸上位于與第一噴嘴相同的一側，其間距為1.50英寸，在分配口上方位于相同的軸向位置即4.68英寸，它在一個水平平面中相對于中心軸線300以73°的γ角、在一個垂直平面中相對于中心軸線300以一個17°的δ角引導第二股稀釋劑流，從而使稀釋液以一個相對于中心軸線向下指向的角度進入稀釋室，而不跟隨通過稀釋室的一條螺旋路徑，在該稀釋室中第二稀釋劑與濃縮物以及第一稀釋劑相遇，產生混合物，最后經分配口166排出稀釋室。
但是，有時由于濃縮物和稀釋劑的性質而會在混合時產生一種泡沫作用。如泡沫作用嚴重，起泡沫的材料會阻止液體流過分配組件，而起泡沫的混合物會從分配組件中溢出，產生不良后果。為此，應該減小液體在稀釋室中的“滯留時間”，以便任何起泡沫(如果發生的話)情況都在分配組件的外部發生。因此設置了用于減小稀釋劑在稀釋室中“滯留時間”的部件。在所示的實施例中，減小滯留時間的部件包括一個延伸到截錐形稀釋室中的第一導流片310，第一稀釋劑流在遇到第一導流片之前沿一條圍繞稀釋室的螺旋路徑流動不到完整的一圈，這樣減小了第一稀釋劑流的速度，結果是第一稀釋劑流落入到一條朝著分配口166的更垂直的路徑上。這會減小滯留時間，即減小了否則的話則要向前面所述的那樣沿一條朝著分配口的螺旋路徑所花費的時間。第二股稀釋劑流沿著一條直接的、非螺旋路徑朝著分配口流動，因而只有一段最短的滯留時間。
在本發明的優選實施例中，設置了延伸到截錐形稀釋室中的第二導流片312。該第二導流片312用于引導從第一稀釋劑流的任何“回濺”部分不排出稀釋室。相反，回濺部分與第二導流片相遇，朝著分配口166落回到稀釋室中。
圖1A、1B、22和23中所示的噴口320與分配口166相遇，并從此處向下懸垂。噴口320可以連接到一個分配軟管322或類似物上，用于在分配組件12外部輸送已稀釋的濃縮物，以便后用。分配軟管322包括一個接頭部件324，它有用于將分配軟管可拆卸地固定和密封在噴口上的部件。
在所示的實施例中，固定和密封部件包含一個或多個從噴口徑向突出的銷326。在接頭部件中加工有用于每個銷的對應的“J”形狹槽328。一個銷安置在“J”形狹槽中，然后使分配軟管相對于噴口轉動，將分配軟管按公知方式鎖定并密封在噴口上。
可以設置一個第一分配軟管322和接頭部件324(見圖22)，其內徑為0.056英寸，適合于每分鐘1加侖的流率。在噴口具有較大直徑的一部分上設置一個或多個第二銷330，適合于與在一個第二分配軟管322a和接頭部件324a(見圖23)中的對準的相同數目的“J”形狹槽328相接合，所述第二分配軟管322a及接頭部件324a具有一個較大的內徑，即1.373英寸，適合于每分鐘2.75加侖的流率。因此可以設置多個分配軟管與一個分配組件一起使用，用于輸送多種流率的液體。
接頭部件324，324a和分配軟管322，322a由一種與要混合和分配的液體相兼容的材料制做，最好用高密度聚乙烯或聚丙烯材料制做。靠近接頭部件的分配軟管外部可以用類似于彈簧的部件332彈性地加強，分配軟管的遠端334加工成傾斜面(或做成這種結構，如多孔結構)，避免與液體要分配進去的容器(未示出)的底部相干擾。
滯留時間減小部件也最好包括一個或多個導流片336，如尤其圖24中所示，它們在接頭部件324內沿徑向延伸。在所示的實施例中，設有兩個沿直徑方向相對設置的導流片336，它們在上端處相間的距離“d”為0.44英寸。接頭部件導流片336的作用是至少部分地破壞被稀釋的濃縮物所跟隨流動的旋渦，使混合物跟隨一個更加垂直的，因而更快的通過分配軟管的路徑，由此進一步減少稀釋室中的滯留時間。
本發明的優點之一在于，相對于常規的液體排放系統，本發明能夠更精確地分配液體。這是通過采用一個能抵制癟陷的瓶子、通過能精確分配濃縮物的閥帽、通過能精確計量稀釋劑流量的分配組件、和通過減少液體在稀釋室中的滯留時間來實現的。本發明也能夠獨立地或以組合的方式輸送一種或多種稀釋劑。本發明的重力供給液體分配系統排除了對電力的要求，提供了一種能夠遠距離操縱和在低容積下工作的簡單、可靠、成本低的系統。
本發明已經參照多個實施例做了說明。對于本領域的專業人員來說顯然可以在不偏離本發明的范圍下對上述實施例進行許多修改。例如，在本發明的精神和范圍內可以提供一種只以精確和一致的方式分配濃縮物的重力供給液體分配系統。這可以排除上述系統中用于提供一種或多種稀釋物的那些部分的需要。因此，本發明的范圍不應限制于本申請中所描述的結構，而只由權利要求書的語言所描述的結構以及這些結構的等同物來限定。
權利要求
1.一種重力供給分配系統，包括，(a)一個瓶子，它有一個能容納一定量液體的內腔和一個在內腔和瓶子外部之間連通的孔，(b)一個閥帽，它圍繞瓶孔安置在瓶子上，用于控制液體流量，該閥帽能在一個防止液體流出瓶子的第一、關閉位置和一個在一預定流率下經孔將瓶子中的液體分配出去的第二、開啟位置之間移動，(c)一個分配組件，用于支撐瓶子同時分配液體，該分配組件包含一個本體，它有一個稀釋室，一個位于該稀釋室上方的接收口和一個位于該稀釋室下面的分配口，接收口和分配口都與稀釋室相通，支撐部件，用于接合和支撐本體上的瓶子，使瓶子的孔經接收口向下指向稀釋室，其中當將閥帽移到所述開啟位置時可以將液體從瓶子并經分配口從分配組件中向外分配出去，(d)用于將瓶子上的閥帽從關閉位置移動到開啟位置的移動用部件，以便能夠分配液體，所述移動部件在將瓶子與支撐部件接合后而被啟動。
2.按權利要求1的分配系統，進一步包括(e)適于連接到第一稀釋液體源上并將第一稀釋液體通過在分配組件中形成的第一導管輸送到稀釋室中的部件，(f)一個第一稀釋閥，用于控制經第一導管流入稀釋室中的第一稀釋液體的流量，它可以在一個開啟位置和一個關閉位置之間移動，所述開啟位置能使第一稀釋液流入稀釋室中，所述關閉位置則防止第一稀釋液流入稀釋室中，所述第一稀釋閥受偏壓壓在關閉位置上，(g)凸輪機構，用于向應安置在并與分配器本體的支撐部件相接合的瓶子而將第一稀釋閥移動到所述開啟位置，并能使第一稀釋液體流入稀釋室中，由此在稀釋室中使來自瓶子的液體與第一稀釋液體相互混合并經分配口流出分配組件。
3.按權利要求2的液體分配系統，其中凸輪機構包括一個從瓶子上突出的凸輪凸緣，它有第一凸輪凸角，用于接觸第一稀釋閥并當瓶子與支撐部件相接合后，將第一稀釋閥移動到開啟位置。
4.按權利要求1的液體分配系統，進一步包括適于連接到一個第二稀釋液體源并經一個第二導管將第二稀釋液體輸送到稀釋室中的部件，一個控制第二稀釋液體經第二導管流入稀釋室中的流量的第二稀釋閥，可以在一個能使第二稀釋液流入稀釋室中的開啟位置和一個防止第二稀釋液經第二導管流入稀釋室中的關閉位置之間移動，第二稀釋閥受偏壓壓在關閉位置上，以及第二凸輪機構，用于在響應安置在分配器本體上并與分配器本體的支撐件接合的瓶子，將第二稀釋閥移動到所述開啟位置，能使第二稀釋液體經第二導管流入稀釋室中，由此來自瓶子的液體和第二稀釋液體在稀釋室中混合并經分配口流出分配組件。
5.按權利要求4的液體分配系統，其中，所述第二凸輪機構包括一個設在瓶子的凸輪凸緣上的第二凸輪凸角，用于接觸第二稀釋閥，以便當瓶子與支撐部件接合后將第二稀釋閥移到開啟位置。
6.按權利要求1的液體分配系統，其中，支撐部件能使倒置的瓶子插入到稀釋室的接收口中的一個第一旋轉位置上，然后沿第一旋轉方向轉動到一個第二旋轉位置，此時瓶子由支撐部件相接合并支撐住，瓶子可以沿一個相反的第二旋轉方向轉動到第一旋轉位置并與支撐部件脫離接合，而從分配組件(12)上取下。
7.按權利要求1的液體分配系統，其中稀釋室大體上是截頂錐形，它進一步包含一個沿徑向向內在稀釋室中突出的導流片，第一稀釋液在稀釋室中與導流片相遇，由此中斷第一稀釋液在稀釋室中的流動路徑，使第一稀釋液更迅速地流過分配口。
8.按權利要求1的液體分配系統，進一步包括一個安裝在一個接頭部件一端上的分配軟管，接頭部件可以連接到安裝在分配組件上的一個噴口上，并與分配組件的分配口相連通，以便能讓液體通過稀釋室流出分配組件。
9.按權利要求7的分配組件，其中，滯留時間減小部件包括至少一個在接頭部件中沿徑向向內延伸的導流片，流過接頭部件的液體與接頭部件的導流片相遇，由此使液體更迅速地流過分配軟管。
10.按權利要求2和4的液體分配系統，其中第一導管和第二導管相互間是液體連通的，使第一稀釋液能流過第一導管進入稀釋室并流過第二導管進入稀釋室。
11.按權利要求4的液體分配系統，其中第二導管連接到一個第二進口軟管，該第二進口軟管能連接到一個第二稀釋液體源上，并且第一導管和第二導管相互間的連通被中斷。
全文摘要
一種基于重力作用從瓶子(14)中分配液體的系統。在瓶帽(60)上安裝一個閥，以控制液體的流量。系統中有一個分配組件(12)用于在分配液體的同時支撐瓶子。分配器包括一個本體(160)，它有一個稀釋室(162)，一個接收口(164)和一個分配口(166)。設有支撐部件來將瓶子接合并支撐在本體上，使瓶子的口向下指向。設有將瓶子上的閥從關閉位置移動到開啟位置的部件，以便能分配液體，移動部件在瓶子與支撐部件接合后就被啟動。設有能連接到一個稀釋液體源上的部件，用于將稀釋液輸送到稀釋室中。設有稀釋閥，用于控制流入稀釋室中的稀釋液流量。設有開關部件，它響應安裝在分配器本體的支撐部件中并與之接合的瓶子而將稀釋閥移到開啟位置。
文檔編號B67D3/00GK1121700SQ94191822
公開日1996年5月1日 申請日期1994年2月15日 優先權日1993年4月20日
發明者J·J·戴耶 申請人:明尼蘇達礦產制造公司