专利名称：重力供给液体分配系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及分配液体的系统，更具体地说涉及重力供给的液体分配系统。
背景技术：
在过去已经研制了一些以控制方式分配液体的系统。这种系统中包括正排放系统，即诸如利用泵从一个容器中抽吸液体。例如由明尼苏达·圣保罗的明尼苏达矿业制造公司生产的“Compublend”牌的化学清洁处理系统就是这种系统中的一例。虽然正排放系统具有自己的应用领域，但这种系统通常较昂贵并且复杂，可能不适应于容积相当小的应用情况。
另一种办法是利用文杜里管效应抽吸容器中的液体。这种方法在经常要求在使用前使液体与一种或多种其它液体混合或稀释的情况使用是有利的。例如，如果要分配的液体是一种化学清洁剂，消毒剂，除草剂或杀虫剂，那么出于安全、功效或经济方面的原因，会要求在使用前将这些化学剂用水或另一种液体稀释。在这种情况下，水可能要引入并流过上述液体，或液体与水流相连通。如公知的那样，水的流速在水流中产生一个低压，使液体受虹吸作用而进入水流中，同时被水稀释。一种文杜里管效应的液体分配系统的例子是俄亥俄州辛辛那提市的液力系统公司生产的“Hydro Omni-Clean”牌的定量分配系统。
但是，尽管文杜里管效应的液体分配系统具有自己的用途，它在要求高精确度和高一致性的许多场合下是不适合的。典型地，常规文杜里管效应的系统所提供的精确率大大地不同于所要求的精确率。亦即，在一段时间上，虽然平均流率可能是接近所要求的值，但是流率中的波动却大大超出或低于所要求的值。
另一种类型的液体分配系统是重力供给的液体分配系统，其中一个盛有一定数量的液体的瓶子或类似容器被倒置，使得液体能够在重力作用下向下从瓶子中流出。重力供给液体分配系统的一个例子是由康涅狄格州Trumbull的Sodamate企业公司生产的牌号100型的碳酸(汽水)饮料分配机。该100型分配机包括一个装有饮料浓缩物的倒置的瓶子和一个高压碳酸水源。浓缩物与作为稀释剂的高压碳酸水混合，然后分配到一个供消费用的合适的饮料容器中。虽然100型分配机能有效地用于这种碳酸饮料，但它不是设计用于非碳酸液体。而且这种设计要求采用一个外部电源，例如用于压缩二氧化碳气体，这就增加了分配机的复杂性和成本。
发明概述本发明公开了一种分配液体的系统，它包括一个瓶子，瓶子有一个盛装一定数量的液体的内腔和一个使内腔与瓶子外部相通的孔。在瓶子上围绕瓶孔安装一个阀，用于控制液体流量。该阀可以在一个防止液体流出瓶子的第一、关闭位置和一个能在一预定流率下经瓶孔从瓶子分配液体的第二、开启位置之间移动。
包含一个分配组件，它用于在分配液体的同时支撑住瓶子。该分配器有一本体，该本体包括一个稀释室，一个接收口和一个位于接收口下面的分配口，两者都与稀释室相通。设置了支撑部件，用于接合和支撑在本体上的瓶子，使瓶口向下通过接收口，其中，当阀处于开启位置时，液体则从瓶子分配出去并通过分配口流到分配组件外部。设有将瓶子上的阀从关闭位置移到开启位置的部件，以便能够分配液体。当瓶子与支撑部件接合后则启动该移动部件。
设有能与一个稀释液体源连接的部件，用于向稀释室输送稀释液体。设置了一个稀释阀来控制稀释液向稀释室中的流动。稀释阀可以在一个能使稀释液流入稀释室中的开启位置和一个阻止稀释液流入稀释室中的关闭位置之间移动，稀释阀由偏压力压在关闭位置上。设有开关部件，它响应安装在分配器本体上并与其支撑部件接合的瓶子使稀释阀移动到开启位置，以便稀释液体能够流入稀释室，这样，来自瓶子的液体和稀释液体将在稀释室中相互混合并通过分配口流到分配组件的外部。
本发明进一步包括所述的分配组件，它和一个盛装一定数量的待分配的液体的瓶子一起使用，瓶子上有一个阀帽，用于控制从瓶子来的液体流动。
附图简述下面结合附图对本发明做进一步的描述，附图中相同的标号表示相同的部件，其中
图1A是本发明的一个重力供给分配系统的一个等比例立视图，其中一带有阀帽的倒置的瓶处于要与分配组件接合的位置，图1B是图1A中的重力供给分配系统在将瓶子插入分配组件中但还没有与分配组件接合的立视图，
图2是图1中所示的瓶子的处于正立位置并带有一个阀帽时的等比例立视图，图3是图2所示瓶子不带阀帽并且处于直立位置时的一个前视图，图4是图2所示瓶子的一个侧视图，图5是图2所示瓶子的一个顶视图，图6是图1A和2所示阀帽的一个等比例立视图，图7是图6所示阀帽的帽部分的一个等比例立视图，图7A是从图7所示帽部分突出的一个突出部的局部放大视图，图8是图7所示帽的底视图，图9是图6所示阀帽的插入部分的一个等比例立视图，图9A是图9所示插入部分的一个局部放大的横截面视图，示出了一个倒角边缘，图9B是图9所示插入部分的一个局部放大的横截面视图，示出了刮擦部件，图10是图6所示的阀安装在瓶子上并处于关闭位置时的一个部分剖开的部分前视图，图10A是图10所示的阀帽的一部分的一个局部放大的横截面视图，图11是图10所示的阀帽处于开启位置时的一个部分剖开的部分前视图，图12是图1所示分配组件的一个顶视图，图12A是图12所示分配组件的一个部分前视图，其中一个瓶子插入分配组件并与其相接合，图13是沿图1B中的平面13-13的分配组件的横截面视图，其中一个瓶子插入分配组件中但还未被旋转进入接合，图13A是图13的第一稀释阀的一部分局部放大图，图13B是图13所示的第一流量控制片的放大图，图14是图13所示的分配组件的一个横截面视图，其中瓶子被旋转而与分配组件相接合，图15是分配组件的另一种实施例的一个横截面视图，其中有一个软管可以将稀释剂源连接到另一个分配组件上，图16是分配组件的第三实施例的一个横截面视图，其中第二个导管连接到一个第二稀释剂源上，一个瓶子插入分配组件中但还未转动到与之接合，图17是图16所示分配组件的又一种实施例的横截面视图，其中瓶子被旋转而与分配组件相接合，图18是沿图1A所示的分配组件的平面18-18的一个部分剖开的横截面视图，图19是图1A和1B所示分配组件的稀释室的一个顶视图，图20是分配组件的第一和第二喷嘴相对于分配组件的中心轴线所处的垂直倾角的示意图，图21是分配组件的第一和第二喷嘴相对于分配组件中心轴线的水平倾角的示意图，图22是第一分配软管与图1A和1B所示分配组件的喷口对准的一个前视图，图23是第二分配软管与图1A和1B所示分配组件的喷口对准的一个前视图，图24是图23所示接头部件沿平面24-24的一个顶视图。
详细描述现在参见图1A，图中示出了本发明的一个液体分配系统10，它包括一个分配组件12和一个装有一定数量的要被分配的液体的瓶子14。典型地，液体呈一种浓缩状态(“浓缩物”)，在被分配和使用之前，该浓缩物要用至少另一种稀释液体(“稀释剂”)来稀释。浓缩物可以是各种各样的材料中的任何一种材料，诸如清洁液，溶剂，消毒剂，杀虫剂，除草剂或类似物。稀释剂可以是水或其它任何合适的液体。
尽管本发明的分配系统可以采用任何合适的瓶子或其它容器来用于装浓缩物，但在本发明的优选实施例中，瓶子14的结构是按照发明名称为“用于液体分配系统的瓶子”的共同待审定的美国专利申请设计的，该专利申请是与本申请同日递交并共同转让给本发明的被转让人。
更具体地，图2-5中示出了一个按照本发明的瓶子14，该瓶子14包含一个在上侧20上的颈部18中的孔16，它与瓶子内部相通，使液体能在瓶子内腔22和瓶子外部之间流动。尽管瓶子可以设计成任何合适的结构，如圆柱形，在所示的本发明的实施例中，瓶子大体为矩形体，包括第一和第二边24，26和端部28，30，以及底部32。
作为本发明的瓶子的一部分，可以设置用于抵制“瘪陷”的部件，当插入瓶子和液面降低时就会出现瘪陷。在瓶子内的液面上方的“顶部空间”中产生一部分真空，在部分真空的影响下，瓶子的壁逐渐向内偏移。这种偏移的作用使液体从瓶子中的流出受到阻滞。偏移继续增加，直到达到某一个时刻，此时一定量的液体被迅速地从瓶子分配出去，而瓶子快速地向外挠曲，由此使顶部空间中的压力与环境压力相等。由于瘪陷造成自瓶子的液体流动的波动，阻碍了液体分配或液体稀释的精确计量。所述的“抵制”是指当插入瓶子并分配液体时瘪陷现象被减小或被消除。
在所示的本发明的实施例中，瘪陷控制部件包括凸肩34，它使第一和第二边24，26的上部分24a，26a与一对平行的横向相间的握持面36，38相分离。凸肩34，或者任何在瓶子的形状或几何结构上的类似的突然变化都能够起到增加瓶子边的抑制瘪陷的能力的作用。如可以由图1A，1B和2中看到，凸肩不一定是完全线性的(例如中部是横向延伸的，但相对的端部是向上倾斜的)，而是大致横向延伸，在握持面36，38和瓶孔16之间横穿过第一和第二边。
所要求的对瘪陷的抵制程度是由瓶子的结构确定的(包括但不局限于材料，壁厚，容积)。因此，如果不是为了抵制瘪陷则可以减小本发明的瓶子的壁厚、重量和费用。常规的分配系统的瓶子必须或者减小瓶子的尺寸和容积，或者增加壁厚，由此增加瓶子的重量和费用，以避免瘪陷，即使这样，可能也不会完全成功地对瘪陷提供有效的抵制。
握持面36，38适合由人手来握持和转动瓶子。如尤其图1A、1B和2所示，握持面36，38便于人手抓住和转动瓶子14。最方便的是握持面36，38包含一些平行的横肋40。这些肋40的尺寸、结构和位置设计得能够最有利地使人手抓住瓶子，以便将瓶子插入并安装在分配系统中。另一种方式是，例如对握持面表面作滚花或打毛处理，使握持面36，38适于提高抓握瓶子的能力。
可以理解，肋40的结构也可以设计成协助凸肩34抵制握持面36，38中的瘪陷，由此它构成抵制瘪陷的部件的一部分。这种对瘪陷的抵制作用在以下情况下会展现出来，例如将肋加工在握持面的内侧(例如在腔22内)以及在握持面的外表面上设置其它部件，以提高手动来使瓶接合和转动的能力，如前面所述的那样。抵制瘪陷的部分(最好包括肋40)因此起抵制瘪陷的作用，这种瘪陷在人手抓握瓶子例如使瓶子倒置或使瓶子与本发明的分配系统接合时而挤压瓶子时会产生。
本发明的瓶子14可以按任何合适的方式用任何合适的材料制做，但最有利的是用一种聚合物材料制做，例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或类似材料。可以认识到，制做瓶子所选的材料必须与瓶子要盛装和分配的液体相兼容。瓶子最好是整体的模制体，由任何合适的工艺制做而成，例如公知的吹塑成型、注塑成型或者注塑/吹塑成型等。
设有控制瓶子中液体分配的阀部件。在所述的实施例中，阀部件的形式是阀帽60，该阀帽60可以是任何合适的结构形式，但最好是发明名称为“重力分配器”的美国专利No.4570830中公开的结构。
如图6所示，阀帽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体模制部件，由聚合物材料制做，例如高密度聚乙烯。该材料最好选择得与瓶子分配的流过阀帽的液体相兼容。
当阀帽60安装在瓶子上时(如图10和11所示)，插入部64延伸到瓶14中，穿过孔20进入瓶内腔22。插入部64具有一个圆柱形部分66，它实际上形成瓶子颈部16的一个延伸部。O形环68装在圆柱形部分66外部上的环形凸缘70上，以便在将阀帽安装在瓶子上后相对颈16的内部密封。插入部(因而阀帽)由卡配封闭部72(更具体地示于图10A中)固定在瓶子上，所述卡配封闭部72包含一对位于瓶颈上的凸起74和一个位于圆柱形部分66上的环形唇部76，该唇部76卡配并保持在两个凸起之间。另一种方式是，插入部可以由瓶颈上和插入部上相互配合的螺纹(未示出)密封地固定在瓶子上，或者采用任何其它合适的结构。
现在也参见图7-9，设有壳体80，它包括一个大体为圆柱形的侧壁82，一个底84和一个室顶86，用于围成一个室88。顶86保证不论如何转动瓶子都不会将液体充入室88内，以防止被启动。室88是通向大气的气室，由此在分配液体期间维持一个恒定压头(例如相对于环境空气压力维持一个小的真空度)，如美国专利No.4570830中所述的那样。壳体80的侧壁84中加工有通口90，这些通口90最好占据侧壁82的大部分周面，从而实际上侧壁是由四个支腿92支撑的。
帽62包含形成环槽102的环形裙部100，环槽102中安置插入部的圆柱形部分66，这样帽是可转动地安装在插入部上面。帽62相对于插入部64的相对转动将转变成帽相对于插入部在一个相间的第一开启位置(如图11所示)和一个第二关闭位置之间的相对轴向移动，此时帽与插入部密封地接触(如图10所示)。
这种相对移动采用如图所示的一个阀帽凸轮机构来实现，或者采用公知的任何其它结构来实现。在所述的实施例中，阀帽凸轮机构包括一个或多个从插入部的圆柱形部分66外表面106延伸的径向突出销104。在帽的相对裙部100中加工有数目相同的对准的凸轮狭槽108。每个凸轮狭槽108制做成具有相应的型面，并且从一个第一上部位置(如图10中所示)延伸到一个第二下部位置(如图11中所示)，其中在所述第一位置，帽62和插入部64以此处详细描述了的方式相互密封，以关闭阀帽；在所述第二位置，帽和插入部相互间沿轴向相隔开，以开启阀帽，使得液体能够流过，如后面要描述的那样。
当沿方向110相对于插入部64转动帽62时，与凸轮狭槽108啮合的径向延伸的销104引起帽和插入部沿方向112的相对轴向移动，达到关闭位置；而帽沿方向114的相对转动将引起帽和插入部之间沿相反方向116朝开启位置的相对轴向移动。
设置了用于防止偶然地使阀帽从关闭位置移动到开启位置的部件，由此避免瓶子中发生非人愿的液体泄漏。在所示的实施例中，防止移动的部件包括一个从帽的裙部102突出的突出物117，该突出物117与插入部上的突出物118相接合，防止帽相对于插入部沿方向110的相对移动。突出物117包含一个第一表面119a，一个第二斜面119b和一个第三斜面119c。如果要求帽相对于插入部转动(如前所述)，则必须使帽和插入部沿轴向稍加偏压，以使突出物118与突出物117的表面119a脱开。帽相对于插入部沿方向110的相对转动可以通过与表面119b和119c的滑动接合，朝着完全开启位置来完成。在帽和插入部沿方向114的相对转动期间，斜面119c将遇到突出物118，滑动运动将使突出物118转动而通过表面119c，然后通过表面119b，回到靠近表面119a的完全关闭位置。当然也可设置其它合适的结构，来防止阀帽从完全关闭位置产生非人愿的移动。
也可以设置用于防止插入部64和瓶14相对转动的部件。在所示的实施例中，该部件包括加工在突出部118中的孔118a，其中可以啮合一个从凸轮凸缘234突出的合适的指形件235。
设在密封部件，当将阀帽移动到其关闭位置时，如图10所示，该部件使帽相对于插入部密封。可以采用公知的任何合适的阀密封件。在本发明所示实施例中，双阀密封机构与帽和插入部相结合，如图10A中更具体地示出。第一阀密封机构包括一个从帽的内表面122延伸的环120。插入部中加工有环形座124，当插入部和帽装在一起时，环形座124密封地接触环120。
在所示实施例中的另一个阀密封机构包括弹性的环形唇130，它最好与帽的表面132成整体制做(当加工帽62时)。当帽和插入部装在一起时，唇130遇到插入部的圆柱形部分66的外表面134，并被径向向外挤压。这样，当阀帽处于其关闭位置时，唇受挤压力的作用弹性地密封与插入部接触。
帽62包括中心孔140。一根管142从帽的孔106延伸，穿过室顶86中的孔143，从而管的远端在阀帽处于开启和关闭位置时都位于室88内。管142可以与帽62模制成整体，或者也可以是一个单独的管形件，密封地装在帽上。无论瓶子朝何方向，当瓶子被放回到直立位置时，室88内部有足够体积的空气，保证管142的顶部不会没入液体中。
如图所示，帽中有一个喷口144，它相对于帽、插入部和阀帽的中心轴线146径向错位。喷口144是将瓶子倒置后液体从瓶子流出的流道端头。流道始于出口90处，它穿过在阀帽处于开启位置时位于帽和插入部之间的间隔148(如图11所示)，然后通过喷口。喷口144的大小设定得根据要分配的具体液体的粘性和环境温度条件来计量流量。
使用后发现，当将瓶子放置成直立并且阀帽处于开启位置时，在帽和插入部之间可能会滞留一定量的残余液体(在表面148上，如图11所示)。已经观察到，对于某些液体在某些情况下，当将阀帽移动到关闭位置，并使帽和插入部密封接触在一起时，这种残余液体可以强制地从喷口144射出。这种强制的液体喷射是不希望的并且可能是危险的，这取决于液体的性质。因此，出于安全考虑，最好将任何残余液体返回到瓶子内部，这也是为环境和费用方面着想。
在本发明的优选实施例中，通过降低帽中的环120的高度使上述问题得到削弱，因为环的高度下降则减少了当阀帽关闭时可能遇到的残余液体的数量。但是这不能在使用阀帽期间完全消除残余液体强制射出的现象。
因此，在本发明中，设置了用于防止或减少从喷口144射出残余液体并将其引回到瓶子内腔22中的部件。在所示的实施例中，液体导流部件包括一个弧形刮擦件150，从插入部64的表面148上突出。刮擦件150的径向内边缘152与帽的环形凸脊的径向外边缘154滑动接合或稍有径向间隙。最好是刮擦件150位于插入部上并在其周面上延伸一个足够的部分，从而在喷口144下面延伸，穿过阀帽在开启和关闭位置之间的整个移动范围。在所示的实施例中，刮擦件占据周面大约90°的范围。
刮擦件150和圆环120相配合地刮擦或向内向后地引导液体，由此通过出口90将液体引回到瓶的内腔中，而不是径喷口144射出。这应该在圆环的下边缘通过刮擦件上边缘之前完成，在此之后液体返回瓶子内腔22的流道的入口则被阻塞。在本发明的优选实施例中，插入部的周向外边缘的主要部分被加工成大约45°的倒角(如图9A中156处所示)。但是，已经观察到该倒角边缘会加重残余液体经喷口强制射出。因此，插入部的靠近刮擦件的周向边缘最好加工成一个半圆(如图9B中158处所示)，已经发现这可以削弱喷射问题。虽然有刮擦件150，已经观察到，当阀帽关闭时可能会有少量的残余液体经喷口144出来，但这种仍可能被强制喷出的液体的数量和速度与现有阀帽的情况相比已经减到最低程度。因此，本发明的阀帽可以用在倒置位置，然后将瓶子转到直立位置，将阀帽旋转到一个关闭位置，而使产生喷射液体的危险减到最小或将其消除掉。
上面已经描述了瓶子14和阀帽60，现在参见图1A和1B，12和12A中的分配组件。分配组件12包括本体160，该本体可以由一个部分或多个部分构成，如果要求的话。本体160最好包括一个或多个整体模制的部件，用聚合物材料制做，例如多酚氧化物，尤其是可从通用电气塑料制品公司获得的Noryl 731号材料或类似材料，这些部件则以任何合适的方式组装在一起。本体160中有一个稀释室162，它在一个上接收口164和一个位于接收口下面的下分配口166之间延伸。接收口164和分配口166与稀释室162相通。凸缘168向上延伸并有一个孔170，用于将分配组件安置在一个垂直平面(未示出)上，例如用一个螺钉(未示出)或类似的机械紧固件来固定。可以理解，也可以采用其它合适的部件(未示出)来支撑分配组件。
可以将瓶子14倒置(如图1A中所示)，然后将其朝着接收孔164和稀释室162的方向172插入分配组件12中(如图1B所示)。设有将瓶子14支撑和固定在一个倒置位置上的部件，使瓶子的口16经接收口164指向稀释室162。在所示的实施例中，支撑部件部分地包含与瓶子14顶侧20的外型面相符合的导向面176和178。一个目测导向件180沿径向从瓶颈部伸出，以便于将瓶子插入到分配组件中的一个相对于轴线182的第一旋转位置(如图1A中所示)。目测导向件180也形成支撑部件的一部分，即瓶子和目测导向件然后可以沿方向184旋转到一个第二旋转位置，由此将目测导向件置于在分配器本体中形成的凸缘186的下面(见图12A)。目测导向件180和凸缘186之间的接触以及导向面176，178的作用是支撑和固定瓶子，使瓶子与分配组件相接合。在将瓶子沿相反的转动方向188转动后，使目测导向件180从凸缘186上脱开，将瓶子送回到第一旋转位置，由此可以使瓶子从分配组件上脱离接合，然后沿相反方向190从分配组件上取下瓶子。
设有部件，使阀帽60从它在瓶子沿方向172插入分配组件中期间以防止液体溢出所保持的第一关闭位置移动到瓶子倒置并固定到分配组件(如前所述)上的第二开启位置，使液体能够通过阀帽从瓶子流到分配组件12的稀释室162中。最好是在将瓶子14倒置插入分配组件并旋转到第二旋转位置的过程中使阀帽自动地移动。
在所示的实施例中，尤其如图12和12A所示，移动部件包括径向键槽192，它从接收口向外延伸。阀帽60的帽62包含相配的径向凸出的键194。当瓶子14倒置并沿方向172插入分配组件后，它必须占据第一旋转位置，如图1B和13所示，以便使帽64的键194接合在对准的径向键槽192中。然后必须沿旋转方向188转动瓶子，使之进到第二旋转位置，并由支撑部件将其固定在此处，如前述那样。瓶子的旋转也使阀部分中的插入部随瓶子转动，而帽62由于键194和键槽192之间的接合而保持不动。帽相对于插入部的相对转动使阀60开启，从而能够和前述的凸轮机构一起使瓶子内的液体得到分配。
要取下瓶子14时，则沿相反的转动方向188将瓶子转回到图1B中所示的第一位置，从此处可以沿轴向190从分配组件上取下瓶子。类似地，插入部64也同样沿转动方向188转动，而帽62由于键194和键槽192之间的接合而保持不动。这样阀帽被移动到一个关闭位置，而可以在不泄漏液体的情况下沿方向190从分配组件上取下瓶子。
如前所述，当浓缩物从瓶子中分配出来时要求将一个第二种液体或稀释剂输送到稀释室中，与浓缩物16相混合。设置了将稀释剂输送到分配组件12的室162中的部件，在所示的实施例中(尤其图13中所示)，输送部件包括进口软管210，其一端连在稀释剂源(未示)上，另一端连到安装在分配组件12上的支管212上。支管212经第一导管214与室162液体连通。在所示实施例中，第一导管214大致水平地延伸，然后向下延伸到第一喷嘴216，尤其如图18中所示。第一稀释阀21 8处于开启位置时能使稀释剂通过支管212，经第一导管214流入稀释室162，当处于一个关闭位置时，能阻断其中的流动。
也示于图13A中的第一稀释阀218可以是任何合适的类型的阀，但在本发明的优选实施例中，它是一种“整体式”的阀，包含一个由一种弹性材料如橡胶制成的阀件220，可以相对于第一导管中相配的阀座222密封。阀件220安装在臂224的一端上，臂224可转动地安装在分配组件上并由弹簧226加偏压，阀件220在第一导管214中的稀释剂的压力作用下，沿方向228移动到一个第一关闭位置，如图所示，当开启时，第一稀释阀218能使稀释剂流过第一导管214，进入稀释室162，与浓缩物流相混合，如本文某处所描述的。
当要求将稀释剂输送到稀释室中时可以手动开启第一稀释阀218。但是在优选实施例中，设有部件，当瓶子14与分配组件的支撑部件相接合后，该部件自动开启稀释阀214。在所示的本发明实施例中，自动开启第一稀释阀的部件包括凸轮机构。该凸轮机构包括凸轮凸缘234，它围绕颈部18沿径向从瓶子14突出。凸轮凸缘234包含一个第一凸轮凸角236。凸轮凸缘和第一凸轮凸角最好与瓶子加工成整体(例如模制加工)。或者，也可以将凸轮凸缘单独加工成一个平面部件(未示出)，其中有一个孔，孔中插入瓶的颈部，当阀帽60固定在瓶上时由阀帽保持住凸轮凸缘。
凸轮凸缘234具有这样的结构和位置，使得在将瓶子14倒置并插入分配组件中时，它占据第一旋转位置，如图1A和1B所示，在前面相对于目测导向件180所描述的那样，此时凸轮凸缘234和稀释阀218沿角向是相间隔开的，但沿轴向是对准的如图13所示。然后必须沿转动方向188将瓶子14转动到第二转动位置。如图14所示，瓶子转动也使凸轮凸缘234转动，从而第一凸轮凸角236接触并沿方向238转动第一稀释阀218，使阀件220克服弹簧226的力和第一稀释剂的压力从阀座222上移开到一个开启位置。这能使稀释剂从进口软管210流入稀释室162中，如图所示。
稀释剂继续流动，直到沿相反的转动方向188将瓶子转动到第一转动位置为止(如图13所示)，然后将瓶子从分配组件上取出。凸轮凸缘234的第一凸轮凸角236因而从与稀释阀218的接触处撤回，使得第一稀释阀能在弹簧266和第一稀释剂的压力作用下关闭，切断经第一导管的稀释剂的流动。
如图13中也示出的那样，分配组件中也可以加工一个第二导管244，用于向分配室162输送第二股稀释剂。如在第一导管的情况下那样，第二导管大体水平地延伸，并向下延伸到一个指向稀释室的第二喷嘴246(如图18所示)。第二导管244适于与一个稀释剂源液体地连接。在图13和14中，第二导管244共同地经第一导管214的一部分连接到同一稀释剂源上。
设置了第二稀释剂250，用于控制经第二导管244分配的稀释剂。第二稀释剂最好也是一种基本上类似于第一稀释阀的结构和操作的“整体式”的阀，因此对其将不做详细说明。第二稀释阀由弹簧252的偏压和第二导管中的稀释剂的压力而压在一个关闭位置上。第二稀释阀250最好沿轴向与第一稀释阀214的位置对准。如果要启动第二稀释阀，可以在凸轮凸缘234上设置一个第二凸轮凸角254，如图15中所示。瓶子14可以按所述的那样，插入、转动并支撑在分配组件上。这会自动地使稀释剂通过两个导管214，244流入稀释室162中。
虽然凸轮凸角236，254是沿直径方向上相反位置处示出的，可以认识到，第一和第二稀释阀可以安装在任何要求的转动位置或轴向位置，并相应地设置凸轮凸缘234和第一、第二凸轮凸缘236，254。例如，可以将第一和第二凸轮凸角安装在两个分开的凸轮凸缘上(未示出)，并位于沿轴向相隔开的位置上。
可以理解到，如果不要求有第二股稀释剂，则可以制造没有第二导管244或第二稀释阀250的分配组件，它则按照针对图13和14所述的方式工作。
现在参见图13和14，一个第一流量控制片256(如图13B中详细示出)放置在第一进口软管210和稀释室162之间的第一导管214中。结构对应于第一流量控制片的第二流量控制片258放置在第二导管244中的一个对应位置处。每个流量控制片256，258都可以经分配组件中的用于此目的的通道260，262插入，然后由螺纹塞和O形环264密封起来，或者采取公知的任何其它合适的结构。
第一和第二流量控制片256，258都可以设计成能够有效地独立调节第一和第二流动导管中的流率的结构。在所示的本发明的实施例中，流量控制片大体为圆柱形，有三个同心地沿角向相间的孔266和三个等距的周向狭槽268。最好是用一种弹性材料，尤其是乙烯-丙烯(硬度为70)来制做流量控制片。在工作时，作用在流量控制片上的稀释剂的力将使流量控制片变形，从而逐渐关闭狭槽268，并限制孔266，由此调节稀释剂通过导管的流率。
作为举例，对于一个要求的1.0加仑/每分钟的流率而言(例如用于充填已稀释的浓缩物的手持喷雾瓶)，具有上述硬度为70的材料的一个流量控制片的厚度应为0.170英寸，外径为0.490英寸。三个孔266的直径为0.0508英寸，距流量控制片的中心大约为0.090英寸。周边狭槽268中每个都深0.070英寸，长0.250英寸。对于一个所要求的每分钟2.75加仑流率而言，(例如用于充填一个5加仑桶的已稀释的浓缩物)，具有上述硬度为7.0的材料的流量控制片基本上与上述流量控制片相同，除了孔266的直径变为0.0705英寸外。
在流量控制片的下游，将流动导向件270安置在第一和第二导管214，244中。流动导向件270具有大体为“S”形的横截面，它用金属材料制做，使液体平稳地流过导管。亦即减小稀释剂流中的紊流，而使流动更具有层流特性。这有利于在一种稳定的可预测的流率下将稀释剂分配到稀释室中。然后使稀释剂流通过第一和第二喷嘴216，246排出。第一和第二喷嘴由聚合物材料制做，例如多酚氧化物，尤其是可从通用电气塑料制品公司获得的Noryl 731号材料制做。第一和第二喷嘴有一个直径为0.187英寸的内孔272，稀释剂通过该内孔排入稀释室162中。
本发明的优点之一是可以在一个凸轮凸缘234上只设置一个第一凸轮凸角236(如图13和14所示)，它只开启第一稀释阀218，从而提供由第一流量控制片256确定的一个第一流率；或者可以设置一个只有第二凸轮凸角254的凸轮凸缘(未示)以便只打开第二稀释阀250，而提供一个由第二流量控制片258确定的一个第二独立流体；或者可以在一个凸轮凸缘234上设置两个凸角236，254(见图15)，以同时打开两个稀释阀218，250，而提供一个第三组合流率。
在本发明的优选实施例中，凸轮凸缘234在一种称为注塑/吹塑成型的工序中与瓶14制做成一体。亦即，瓶子的主要部分是吹制的，而颈部和凸轮凸缘是同时注塑制成的。另一种方式是，凸轮凸缘可以做成一个单独的平面部件(未示)，它有一个安装瓶颈部的孔并由阀帽60固定到位。
图15也示出了分配组件的另一种实施例12a，其中有一个经第二导管244连接的联接软管280，从而可以将稀释剂输送到(或“接通”到)一个或多个附加的分配组件上(未示出)，这些附加分配组件可以具有与本发明相同的结构，或者任何其它适于液体分配的结构。而就所有其它方面而言，分配组件12a是按照此处所述的方式工作的。在图13和14中所示的本发明的实施例中，由塞子281中断通向第二导管的通路，此处可以取出塞子281以连接上述联结软管280。这种结构对于下述情况是比较方便的，即一些分配组件相互相邻地设置而采用一种公用的稀释剂，而不是设置多个相同稀释剂源或者单独地将每个分配组件连接到同一个稀释剂源上。
如图16和17所示，分配组件的另一种实施例12b可以包括一个连接到一个作为第二稀释剂的液体源(未示出)上的第二进口软管282。第二进口软管282可以在取掉塞子281(见图13，14)下通过第二导管244连接到稀释室162。第一和第二导管214，244由壁284分开，以分离开第一和第二稀释剂，直到稀释室162处为止。因此，本发明有利于在独立的流率下输送两种不同的稀释液体，供与浓缩物混合。
可以认识到，本发明在需要时可以设计成具有三套或更多套的导管，进口软管，稀释剂源，稀释阀和凸轮凸缘。相应地，可以将凸轮凸缘对应地设计成有选择地启动一个或一个以上的任意组合的稀释剂流。
如图19中更具体地示出，稀释室162最好是大体呈截锥形状，围绕中心轴线300向下指向，并限定一个X-轴和一个Y-轴，如图所示。稀释室中有一个上接收口(其公称直径为4.5英寸)和一个下分配口(其直径为1.25英寸)。稀释室的长度为2.88英寸，因此具有一个相对于中心轴300的大小为30°的角。
如图20和21中示意示出的那样，对于每分钟1加仑的流率而言，第一喷嘴216的位置(在图19中312处)距稀释室中心轴线300的间距在X方向为2.03英寸，在Y轴方向上为1.5英寸，在分配口上方的轴向间距为4.68英寸。第一喷嘴216相对于中心轴线300定向，在水平面中以一个59.5°的α角、在一垂直平面中以一个11.5°的β角引导第一稀释剂的流动，从而第一稀释剂以一个相对于中心轴线向下指向的角度进入稀释室，并使之跟随一个螺旋路途，通过稀释室，与浓缩物相遇，形成一个混合物，最好经分配口166从稀释室中出来。
类似地，对于每分钟为1.75加仑的流率而言，第二喷嘴在相对于中心点300位于第一喷嘴相反的一侧的X轴上的间距为1.78英寸，在Y轴上位于与第一喷嘴相同的一侧，其间距为1.50英寸，在分配口上方位于相同的轴向位置即4.68英寸，它在一个水平平面中相对于中心轴线300以73°的γ角、在一个垂直平面中相对于中心轴线300以一个17°的δ角引导第二股稀释剂流，从而使稀释液以一个相对于中心轴线向下指向的角度进入稀释室，而不跟随通过稀释室的一条螺旋路径，在该稀释室中第二稀释剂与浓缩物以及第一稀释剂相遇，产生混合物，最后经分配口166排出稀释室。
但是，有时由于浓缩物和稀释剂的性质而会在混合时产生一种泡沫作用。如泡沫作用严重，起泡沫的材料会阻止液体流过分配组件，而起泡沫的混合物会从分配组件中溢出，产生不良后果。为此，应该减小液体在稀释室中的“滞留时间”，以便任何起泡沫(如果发生的话)情况都在分配组件的外部发生。因此设置了用于减小稀释剂在稀释室中“滞留时间”的部件。在所示的实施例中，减小滞留时间的部件包括一个延伸到截锥形稀释室中的第一导流片310，第一稀释剂流在遇到第一导流片之前沿一条围绕稀释室的螺旋路径流动不到完整的一圈，这样减小了第一稀释剂流的速度，结果是第一稀释剂流落入到一条朝着分配口166的更垂直的路径上。这会减小滞留时间，即减小了否则的话则要向前面所述的那样沿一条朝着分配口的螺旋路径所花费的时间。第二股稀释剂流沿着一条直接的、非螺旋路径朝着分配口流动，因而只有一段最短的滞留时间。
在本发明的优选实施例中，设置了延伸到截锥形稀释室中的第二导流片312。该第二导流片312用于引导从第一稀释剂流的任何“回溅”部分不排出稀释室。相反，回溅部分与第二导流片相遇，朝着分配口166落回到稀释室中。
图1A、1B、22和23中所示的喷口320与分配口166相遇，并从此处向下悬垂。喷口320可以连接到一个分配软管322或类似物上，用于在分配组件12外部输送已稀释的浓缩物，以便后用。分配软管322包括一个接头部件324，它有用于将分配软管可拆卸地固定和密封在喷口上的部件。
在所示的实施例中，固定和密封部件包含一个或多个从喷口径向突出的销326。在接头部件中加工有用于每个销的对应的“J”形狭槽328。一个销安置在“J”形狭槽中，然后使分配软管相对于喷口转动，将分配软管按公知方式锁定并密封在喷口上。
可以设置一个第一分配软管322和接头部件324(见图22)，其内径为0.056英寸，适合于每分钟1加仑的流率。在喷口具有较大直径的一部分上设置一个或多个第二销330，适合于与在一个第二分配软管322a和接头部件324a(见图23)中的对准的相同数目的“J”形狭槽328相接合，所述第二分配软管322a及接头部件324a具有一个较大的内径，即1.373英寸，适合于每分钟2.75加仑的流率。因此可以设置多个分配软管与一个分配组件一起使用，用于输送多种流率的液体。
接头部件324，324a和分配软管322，322a由一种与要混合和分配的液体相兼容的材料制做，最好用高密度聚乙烯或聚丙烯材料制做。靠近接头部件的分配软管外部可以用类似于弹簧的部件332弹性地加强，分配软管的远端334加工成倾斜面(或做成这种结构，如多孔结构)，避免与液体要分配进去的容器(未示出)的底部相干扰。
滞留时间减小部件也最好包括一个或多个导流片336，如尤其图24中所示，它们在接头部件324内沿径向延伸。在所示的实施例中，设有两个沿直径方向相对设置的导流片336，它们在上端处相间的距离“d”为0.44英寸。接头部件导流片336的作用是至少部分地破坏被稀释的浓缩物所跟随流动的旋涡，使混合物跟随一个更加垂直的，因而更快的通过分配软管的路径，由此进一步减少稀释室中的滞留时间。
本发明的优点之一在于，相对于常规的液体排放系统，本发明能够更精确地分配液体。这是通过采用一个能抵制瘪陷的瓶子、通过能精确分配浓缩物的阀帽、通过能精确计量稀释剂流量的分配组件、和通过减少液体在稀释室中的滞留时间来实现的。本发明也能够独立地或以组合的方式输送一种或多种稀释剂。本发明的重力供给液体分配系统排除了对电力的要求，提供了一种能够远距离操纵和在低容积下工作的简单、可靠、成本低的系统。
本发明已经参照多个实施例做了说明。对于本领域的专业人员来说显然可以在不偏离本发明的范围下对上述实施例进行许多修改。例如，在本发明的精神和范围内可以提供一种只以精确和一致的方式分配浓缩物的重力供给液体分配系统。这可以排除上述系统中用于提供一种或多种稀释物的那些部分的需要。因此，本发明的范围不应限制于本申请中所描述的结构，而只由权利要求书的语言所描述的结构以及这些结构的等同物来限定。
权利要求
1.一种重力供给分配系统，包括，(a)一个瓶子，它有一个能容纳一定量液体的内腔和一个在内腔和瓶子外部之间连通的孔，(b)一个阀帽，它围绕瓶孔安置在瓶子上，用于控制液体流量，该阀帽能在一个防止液体流出瓶子的第一、关闭位置和一个在一预定流率下经孔将瓶子中的液体分配出去的第二、开启位置之间移动，(c)一个分配组件，用于支撑瓶子同时分配液体，该分配组件包含一个本体，它有一个稀释室，一个位于该稀释室上方的接收口和一个位于该稀释室下面的分配口，接收口和分配口都与稀释室相通，支撑部件，用于接合和支撑本体上的瓶子，使瓶子的孔经接收口向下指向稀释室，其中当将阀帽移到所述开启位置时可以将液体从瓶子并经分配口从分配组件中向外分配出去，(d)用于将瓶子上的阀帽从关闭位置移动到开启位置的移动用部件，以便能够分配液体，所述移动部件在将瓶子与支撑部件接合后而被启动。
2.按权利要求1的分配系统，进一步包括(e)适于连接到第一稀释液体源上并将第一稀释液体通过在分配组件中形成的第一导管输送到稀释室中的部件，(f)一个第一稀释阀，用于控制经第一导管流入稀释室中的第一稀释液体的流量，它可以在一个开启位置和一个关闭位置之间移动，所述开启位置能使第一稀释液流入稀释室中，所述关闭位置则防止第一稀释液流入稀释室中，所述第一稀释阀受偏压压在关闭位置上，(g)凸轮机构，用于向应安置在并与分配器本体的支撑部件相接合的瓶子而将第一稀释阀移动到所述开启位置，并能使第一稀释液体流入稀释室中，由此在稀释室中使来自瓶子的液体与第一稀释液体相互混合并经分配口流出分配组件。
3.按权利要求2的液体分配系统，其中凸轮机构包括一个从瓶子上突出的凸轮凸缘，它有第一凸轮凸角，用于接触第一稀释阀并当瓶子与支撑部件相接合后，将第一稀释阀移动到开启位置。
4.按权利要求1的液体分配系统，进一步包括适于连接到一个第二稀释液体源并经一个第二导管将第二稀释液体输送到稀释室中的部件，一个控制第二稀释液体经第二导管流入稀释室中的流量的第二稀释阀，可以在一个能使第二稀释液流入稀释室中的开启位置和一个防止第二稀释液经第二导管流入稀释室中的关闭位置之间移动，第二稀释阀受偏压压在关闭位置上，以及第二凸轮机构，用于在响应安置在分配器本体上并与分配器本体的支撑件接合的瓶子，将第二稀释阀移动到所述开启位置，能使第二稀释液体经第二导管流入稀释室中，由此来自瓶子的液体和第二稀释液体在稀释室中混合并经分配口流出分配组件。
5.按权利要求4的液体分配系统，其中，所述第二凸轮机构包括一个设在瓶子的凸轮凸缘上的第二凸轮凸角，用于接触第二稀释阀，以便当瓶子与支撑部件接合后将第二稀释阀移到开启位置。
6.按权利要求1的液体分配系统，其中，支撑部件能使倒置的瓶子插入到稀释室的接收口中的一个第一旋转位置上，然后沿第一旋转方向转动到一个第二旋转位置，此时瓶子由支撑部件相接合并支撑住，瓶子可以沿一个相反的第二旋转方向转动到第一旋转位置并与支撑部件脱离接合，而从分配组件(12)上取下。
7.按权利要求1的液体分配系统，其中稀释室大体上是截顶锥形，它进一步包含一个沿径向向内在稀释室中突出的导流片，第一稀释液在稀释室中与导流片相遇，由此中断第一稀释液在稀释室中的流动路径，使第一稀释液更迅速地流过分配口。
8.按权利要求1的液体分配系统，进一步包括一个安装在一个接头部件一端上的分配软管，接头部件可以连接到安装在分配组件上的一个喷口上，并与分配组件的分配口相连通，以便能让液体通过稀释室流出分配组件。
9.按权利要求7的分配组件，其中，滞留时间减小部件包括至少一个在接头部件中沿径向向内延伸的导流片，流过接头部件的液体与接头部件的导流片相遇，由此使液体更迅速地流过分配软管。
10.按权利要求2和4的液体分配系统，其中第一导管和第二导管相互间是液体连通的，使第一稀释液能流过第一导管进入稀释室并流过第二导管进入稀释室。
11.按权利要求4的液体分配系统，其中第二导管连接到一个第二进口软管，该第二进口软管能连接到一个第二稀释液体源上，并且第一导管和第二导管相互间的连通被中断。
全文摘要
一种基于重力作用从瓶子(14)中分配液体的系统。在瓶帽(60)上安装一个阀，以控制液体的流量。系统中有一个分配组件(12)用于在分配液体的同时支撑瓶子。分配器包括一个本体(160)，它有一个稀释室(162)，一个接收口(164)和一个分配口(166)。设有支撑部件来将瓶子接合并支撑在本体上，使瓶子的口向下指向。设有将瓶子上的阀从关闭位置移动到开启位置的部件，以便能分配液体，移动部件在瓶子与支撑部件接合后就被启动。设有能连接到一个稀释液体源上的部件，用于将稀释液输送到稀释室中。设有稀释阀，用于控制流入稀释室中的稀释液流量。设有开关部件，它响应安装在分配器本体的支撑部件中并与之接合的瓶子而将稀释阀移到开启位置。
文档编号B67D3/00GK1121700SQ94191822
公开日1996年5月1日 申请日期1994年2月15日 优先权日1993年4月20日
发明者J·J·戴耶 申请人:明尼苏达矿产制造公司