CN104039685B - 气溶胶再填充筒 - Google Patents

Abstract

一种通过可再填充筒分配材料用的设备，其包括：具有用于接收再填充筒的接收部的容器，该容器具有与该容器协作以封装再填充筒的盖，该容器还包括出口端口、用于将材料从再填充筒连通到出口端口的通道以及用于控制材料离开再填充筒的流动的阀；以及可再利用的再填充筒，该可再利用的再填充筒的尺寸化被形成为能被接收于该接收部。

Description

气溶胶再填充筒

相关申请的引用

本申请要求2009年4月20日提交的序列号为12/426,789的美国专利申请的权益，该美国专利申请相应地要求了序列号为61/124,913的美国临时申请的权益，该美国临时申请相应地要求了2005年3月31日提交的序列号为11/096,356的美国专利申请的权益，该序列号为11/096,356的美国专利申请相应地要求了序列号为60/558,691的美国临时申请的权益，这些申请的全部内容通过引用而合并于此。

背景技术

本发明涉及材料管理领域，更特别地涉及被设计成用于容纳、传递、传送和分配各种材料的系统。本发明的材料管理系统被构造成从能够被反复地清空和再填充的罐传送无污染流，而不会干涉对罐或其组成部件的清洁。

现已知的材料管理系统已经面临如下问题：难以从容纳罐传递可能难以泵送且可能会对泵送设备造成损害的特定的浓的、粘的流体、液体和其它类型的材料。如此处使用的，流体是能够流动的且当被倾向于改变其形状的力作用时能够以稳定的速率改变其形状的物质。也能够使通常不被认为是流体的特定材料在特定条件下流动，例如软固体和半固体。大量流体被用在运输业、制造业、农业、采矿业和工业中。不容易从流体源（例如，压力罐、开口容器、供给线等）分配的浓流体、粘流体、半固体流体、粘弹性产品、糊剂、凝胶和其它流体材料包括利用的流体的相当大的一部分。这些流体包括浓和/或粘的化学制品和其它这种材料，例如润滑脂、粘合剂、密封剂和乳香（mastic）。在食品加工工业中，必须在不降低食品的品质和新鲜度的情况下从一点向另一点移动奶酪、奶油、食品糊剂等。在工业化学产品和药物产品的制造和使用中，通常使用难以移动的浓和/或粘的流体。以保护材料的品质的方式从一位置向另一位置运输这些材料的能力是非常重要的，即以保护材料的品质的方式从容器向制造场所或加工场所运输这些材料的能力是非常重要的。

因为浓和/或粘的材料难以流动且不容易被分配或移动出它们的容器，所以传送和分配这些材料存在挑战。现已知的传送粘流体的方法集中于在推动活塞或从动板与粘材料的容器的侧壁之间建立和维持流体紧密密封。然而，如果粘材料容器的侧壁变得不圆或凹陷，则这些装置非常容易受破坏的影响。此外，一些系统的所有部分均需要高精度并且需要相对大的和昂贵的设备。此外，大多数已知的用于流体的材料运输的系统需要使用外部泵和具有从动板的容器。此外，泵和从动板被连接或联接，这增加了这种材料传递系统的费用和机械复杂度。

之前已知的罐和容器是基本的中高压罐，其具有如下特性：在传递方面有缺陷而难以移动材料。例如，这种罐经常是相对重的、软钢的、转换的空气接收器。其它这种罐仅仅是薄壁的、特殊钢合金的、转换的丙烷罐。于是，在DOT规则下制造这些罐，因此需要相对频繁的重新认证。这种容器内部还易于生锈并且经常是封闭的，因此难以清洁。此外，该容器不是双模式的（用于液体和/或浓流体）。另外，以前的容器内部仅由一个内部子系统和具有单一功能以防止高压气体绕行的从动装置组成。这些从动装置难以制造、相对昂对、易于生锈且即使使用者期望也不能擦拭罐壁。许多这种系统包含在制造之后不可更改的重“压舱物（ballast）”并且如果该容器侧部利用其侧面载置，则该系统容易倾覆（倾斜）。

一个公开的可再利用的粘材料分配设备系统包括具有下体部的从动船形件（boat），该下体部利用压舱物配重。该船形件的直径小于筒的内径，使得船形件在填充有诸如浓润滑脂等的粘材料的筒中漂浮。在该系统的使用中，该筒通过其进出开口填充有粘材料。通过从上方对该船形件施加压缩气体，船形件试图迫使粘材料通过共用的进出开口离开容器，直到船形件的底部落于开口上并且堵住开口。然而，公开的容器被构造成竖直的、封闭的压力罐，该压力罐可能难以清洁。此外，公开的船形件是功能单一的（防止气体绕行）、重的、难以制造的设备。

因此，存在对之前难以获得的如下可再填充材料传递系统的需求：该可再填充材料传递系统能够从可再利用罐将高粘度流体分配到使用位置。类似地，存在对如下材料传递系统的需求：该材料传递系统将仅分配所需量的材料而不浪费，这对消费者来说是尤其重要的。因为某些化学制品易受到一种形式或另一种形式的污染，所以还存在对如下材料传递系统的需求：该材料传递系统是被密封的、保护产品品质、允许取样而不用打开容器受到污染且能将产品品质问题的正确归因提供给供给者或使用者。同样地，存在对如下可再填充材料传递系统的需求：该可再填充材料传递系统使用低成本组成部件和提供用于分配和传递浓流体和其它这种材料的非机械的（非移动部件）、非脉冲的（non-pulsating）方案。本发明满足这些以及其它需求。

发明内容

简要地且概括地，本发明意指一种可再填充气溶胶筒系统，其用于分配难以泵送的和/或可能对泵送设备造成损害的包括浓的、粘的和其它类型的流体在内的各种材料。本发明还提供了一种适于传送流体产品的无污染流的筒和分配器，该筒和分配器能够被反复地清空和再填充而不会干涉对筒的清洁。

本发明是可再利用的、可再填充的和可再循环的系统，其用于分配诸如流体和液体等的粘材料。该系统包括材料容纳罐，该材料容纳罐具有包含原动力的上区域和具有材料进出开口的底部区域。可选地，该材料出入口可以被构造在定位在罐的顶部的歧管或其它结构中。双锥型或其它形状的配备有高度测量装置的（level-instrumented）力传递装置被定位在材料容纳区域中。可以根据应用将力传递装置配重到一定量。力传递装置的切向元件（tangential element）的直径和高度形成了筒状界面区域。该筒状界面区域的直径小于形成与粘流体或液体匹配且与系统的工作条件匹配的环形物（annulus）的材料容器的内径。

当利用诸如粘合剂、密封剂、乳香或润滑脂等的高粘度材料填充材料容纳部时，力传递装置是能量传送器（energy transducer）。力传递装置可以用作用于粘流体和低粘度液体两者的高度指示器（level indicator）的一体化部件。该粘材料本身在力传递装置和流体罐的内侧壁之间的界面区域形成密封。竖直的稳定元件可以从力传递装置向外延伸。这些稳定元件防止界面区域将粘材料从流体容纳部的侧壁刮擦掉。在该系统的使用中，该罐通过其进出开口填充有诸如粘流体或液体等的材料。该填充操作使得力传递装置上升并且形成粘滞密封（viscous seal）。通过从上方对力传递装置施加压力，力传递装置迫使粘材料通过材料进出开口离开罐，直到力传递装置的底部落在进出开口上并且堵住该进出开口。在本发明中，可以将高压非活性气体形式的能量施加到力传递装置。通过本发明还构思到，该能量可以源自气动、液压、机械、电子或电子机械部件的组合，其中在力传递装置和罐壁之间不使用密封装置。

本发明包括用于从罐传递材料的设备，该罐包括：冠部；切向构件，其安装到冠部，其中该切向构件构造有与纵向轴线大致平行的外表面；以及推进部（thruster），其安装到切向构件，其中该推进部构造有用于穿透材料的部分。力传递装置可以被构造成使得推进部为顶点指向远离切向构件的方向的锥体（cone）状，冠部是顶点指向远离切向构件的方向的锥体状。

参照附图根据以下详细说明，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，附图借助于示例图示了本发明的特征。

附图说明

图1是具有双锥型力传递装置的本发明的可再填充材料传递系统的第一实施方式的局部截面的主视平面图。

图2是图1的力传递装置的侧视平面图。

图3是图2的力传递装置的俯视平面图。

图4是具有双锥型力传递装置的本发明的可再填充材料传递系统的可选实施方式的局部截面的主视平面图，该双锥型力传递装置包括稳定翅片（stabilizers fin）。

图5是图4的力传递装置的侧视平面图。

图6是图5的力传递装置的俯视平面图。

图7是图5的力传递装置的侧视平面图，该力传递装置还包括环形管理装置（annulus management device）。

图8是图7的力传递装置的俯视平面图。

图9是具有可打开的盖的本发明的可再填充材料传递系统的可选实施方式的侧视平面图，该可打开的盖包括提升机构（lift mechanism）。

图10是具有上稳定翅片的本发明的力传递装置的可选实施方式的侧视平面图。

图11是图10的力传递装置的组成部件的分解图。

图12是被构造与高度指示装置一起使用的本发明的力传递装置的可选实施方式的侧视平面图。

图13是图12的力传递装置的俯视平面图。

图14是图12的力传递装置的仰视平面图。

图15是图12的力传递装置的侧视平面图，该力传递装置还包括环形管理装置。

图16是图15的力传递装置的俯视平面图。

图17是用于与图12的力传递装置一起使用的高度指示装置的侧视平面图。

图18是用于与图12的力传递装置和图17的高度指示装置一起使用的定位装置子组件的侧视平面图。

图19是使用本发明的筒系统的分解立体图。

图20是图19的筒系统的截面图。

图21是分配产品的筒系统的截面图。

图22是被再填充的筒系统的截面图。

具体实施方式

如以图示为目的的附图所示，本发明意指用于分配各种材料的可再填充材料传递系统，该各种材料包括浓的、粘的流体以及难以泵送和/或对泵送设备有害的其它类型的流体。该系统包括材料容纳罐，其具有引入原动力的上区域和具有材料进出开口的底部区域。双锥型或其它形状的、配备有高度测量装置的力传递装置位于材料容纳区域中。可以根据应用将力传递装置配重到一定量。力传递装置的切向元件的直径和高度形成了筒状界面区域。该筒状界面区域的直径小于形成与粘的流体或液体匹配且与系统的工作条件匹配的环形物的材料容器的内径。

现在转向附图，其中相似的附图标记表示附图的相似或相应的方面，特别地参照图1，可再填充材料传递系统10包括压力罐20以及力传递装置60，该力传递装置60具有冠部（上部）68和推进部（下部）71。压力罐包括顶部（第一端）22、侧壁24和底部（第二端）26。压力罐可以采用用于容纳待移入和移出该压力罐的材料的筒状容器或者其它适当的形状的形式。例如，该容器可以是竖直的或水平的高压罐、单管、管簇（pipe cluster）或管柱（pipe-spool）。此外，该容器不需要必须被构造成用于或作为压力罐，其中可以利用重力或其它能量或施加到传递装置的力来移动待传递入和传递出该容器的材料。用于材料罐和其组成部件的适当的构造材料包括金属（诸如铝、铜、铁、镍和钛等）和合金（诸如合金20、铬镍铁合金、蒙乃尔合金、钢和不锈钢等）。另外，可以使用聚合物、塑料、合成物和其它合成材料（诸如纤维增强塑料、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂-ABS、氯化聚氯乙烯-CPVC和聚偏二氟乙烯-PVDF）来构造容器和其组成部件。其中本发明可以设想为水平的、竖直的和倾斜的罐，此处参照附图大体上为竖直的容器；然而本领域技术人员将理解，诸如上、下、顶部和底部等的术语可以容易地转化至可再填充材料传递系统的水平的和倾斜的构造。

罐20的顶部22可以被固定到侧壁或者可以是可打开的盖或者可从罐的侧壁部24移除。罐的顶部可以具有平坦表面、半椭圆体表面或半球表面。顶部可以被构造成能够打开以便于力传递装置60的移除、材料服务（materialservice）的改变、系统内部的维护和定期清洁的盖。该罐的盖可以包括从罐的顶部向外延伸且延伸到盖中的访问歧管（access manifold）36。该访问歧管优选地定位在中心处，例如沿着罐的纵向轴线定位。访问歧管可以包括在填充操作过程中允许过量的材料离开容器的溢流臂32或其它装置。该溢流臂可以包括手动操作的阀或压力释放阀。访问歧管还可以被构造成包括稳定管或其它杆以沿着该容器的纵向轴线布置在容器内。访问凸缘34可以被装配在访问管的外侧端（罐的外部）以便限制可以从罐的顶部延伸以接近罐的底部26的稳定杆（管）62。容器的顶部还可以构造有阀和装配部38，该阀和装配部38用于将加压的气体引入罐和/或从罐释放加压的气体。可以采用诸如空气、氮气或其它化学衍生气体（非活性的或活性的）等的气体来对罐加压并且向冠部68提供所施加的力。另外，盖可以构造有压力释放阀（未示出）或其它装置以减轻在容器内的气体的过压。访问凸缘还可以用于减轻来自罐的加压的气体。

容器20的顶部22还可以构造有保持件61，该保持件61在力传递装置60到达容器的顶部时限制力传递装置60。保持件用于至少两个目的：防止再填充操作过程中的溢流以及通过使得锥状冠部68的上表面上保持的任意材料中的任意一种、尤其是半固体材料在填充循环期间被排出而便于去除任意材料中的任意一种。保持件可以被形成为与力传递装置的冠部的形状相符合。根据罐、力传递装置的构造和所用材料，保持件可以由与材料罐相同或不同的金属、合金或聚合物制成。另外，容器的顶部和容器的侧壁部可以构造有凸缘，该凸缘紧紧地装配在一起以便在该容器构造有可打开的顶部时形成密封。第一凸缘27可以被固定到罐的顶部，其中第二凸缘28被固定到罐的侧壁。可以使用紧固机构（未示出）来在容器处于工作状态时将顶部凸缘和侧壁凸缘固定在一起。

罐20的侧壁24限定了在罐内的气体空间30。类似地，当利用材料42填充罐时，容器的一部分包括材料空间40。罐还还可以包括由制动件73限定的假底部（false bottom portion）50，该制动件73被构造成与力传递装置的推进部71的形状相匹配（相符合）。罐的底部可以具有平坦表面、半椭圆体表面、半球表面或者其它适于罐的职能的形状。制动件被构造成防止气体旁通并且确保在罐被清空时低材料保持。制动件还可以构造有出口通道55，该出口通道55横穿罐的底部26并且与材料歧管45流体连通。优选地，出口通道具有足够的长度以便通过利用充裕的材料密封出口而防止气体流入材料歧管。另外，出口通道可以具有足够的长度以限定热传递区域54，使得热传递元件52可以放在出口通道的周围且在制动件的下方以便加热或冷却离开容器的材料。可选地，出口通道和材料出口歧管可以定位在容器的顶部，其中适当地构造罐的制动件、保持件和其它组成部件。

制动件73在材料罐20的假底部50处的出口通道55通向材料歧管45。材料歧管可以包括T形（T字形）的材料入口48和材料出口46。可以使用凸缘44来罩住形成为T形的材料歧管的底部。可选地，材料可以从同一端口进入和离开歧管，其中该歧管形成为L形。可以将一个或多个阀（未示出）添加到材料入口和材料出口。同样地，可以将快速解除（凸轮和槽）联接部或其它组件添加到材料入口和材料出口，用于将材料入口和材料出口连接到用于将材料引入（填充）到罐及从罐去除（清空）材料的传统装置。

现在参照图2和图3，力传递装置60包括冠部（上部）68、切向构件（中间部）69和推进部（下部）71。在一个实施方式中，冠部构造为具有大致三角形截面的锥状或截头锥体状。锥状冠部包括用于访问力传递装置的中空内部的访问端口（开口）64。可以使用该开口以将压舱物或其它配重材料插入推进部。可以使用压舱物塞（帽）65以关闭冠部中的访问端口。可以在冠部和切向构件中钻出或形成一个或多个通气孔（气体端口）66以便允许气体对力传递装置的内部空间加压。力传递装置接收施加到冠部的一次力（primaryforce）和/或能量并且通过推进部转换被施加力，导致材料歧管42被无所不在地加压。当传递系统10包括稳定管或杆62或者其它中央构件时，冠部在锥体的顶点处还包括孔或钻孔（bore）75，稳定杆可以可滑动地布置于该孔或钻孔75。类似地，推进部可以在锥体的顶点处构造有开口77，稳定杆可以可滑动地布置于该开口77。

推进部71可以形成为具有大致三角形截面的锥状或截头锥体状并且可以构造有中空的内部。切向构件69可以介于锥状冠部68和锥状推进部之间。切向构件可以被构造成形状为圆形或筒状且截面为矩形的盘或板。切向构件帮助为力传递装置提供稳定性，使得切向构件的外壁被构造为定位成与罐20的侧壁24大致平行并且与冠部的纵向轴线和推进部的纵向轴线大致平行。

如图2所示，力传递装置60的一个实施方式的截面类似儿童的头部，其中冠部68和推进部71两者均为锥状，由此形成双锥型力传递装置。在一个实施方式中，冠部是中空的、指向上的锥体，其中主要目的是防止当利用材料42填充罐20的有限空间时的过量填充。第二重要的是，在再填充过程中，冠部使可能已经沉积在力传递装置的顶部的任意材料移位。锥状推进部传递施加到装置的力以便穿透材料并使材料通过罐的材料出口55移动到材料歧管45中。推进部的锥状部被构造成用于穿透罐中的材料。用于力传递装置和其组成部件的适当的构造材料包括金属（诸如铝、铜、铁、镍和钛等）和合金（诸如合金20、铬镍铁合金、蒙乃尔合金、钢和不锈钢等）。另外，可以使用聚合物、塑料、合成物和其它合成材料来形成力传递装置，该材料包括纤维增强塑料、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂（ABS）、氯化聚氯乙烯（CPVC）和聚偏二氟乙烯（PVDF）。

再次参照图1，可再填充材料传递系统10的一个实施方式构造有处于竖直姿态的材料罐20，其中该容器的底部26接近地板或地面并且可以立于腿部上或其它底座（未示出）上。因此，罐的侧壁24将该容器的顶部22保持在适当的位置处。力传递装置60被构造成随着材料进入和离开罐而在容器中上下移动。当稳定杆或其它装置62布置在容器内时，传递装置在杆上上下移动，该杆可以在罐的底部附近在杆的端部处构造有帽63。力传递装置的运动在罐的顶部处被保持件61限制并且在罐的底部处被制动器73限制。在本发明的一方面中，切向构件69构造有比罐的内径小的外径。因此，随着传递元件在该容器中上下移动，材料42的一部分沿着侧壁残留，这在罐侧壁和切向构件之间形成气体密封部49。在传递系统的这种竖直构造中，出口55构造有足够的竖直长度使得，在材料从容器清空并且传递元件接近制动件时，罐中的气体不会移动通过出口而进入底部材料歧管。

现在参照图4，可再填充材料传递系统10的可选实施方式可以被构造成使用除了高压气源之外的力的模式（mode of force）。例如，驱动轴93可以被定位在歧管86内，该歧管86被构造在材料罐（容器）20的顶部22内。驱动轴被构造成提供驱动力以便使力传递装置90从罐的顶部向底部26移动。驱动轴的第一端部87从罐的顶部在歧管的外侧延伸。被定位在歧管的在罐的顶部的外侧延伸的端部处的凸缘84提供了绕着驱动轴的外部的气密密封。驱动轴的第二端部88布置在开口102内，该开口102被构造在力传递装置的锥状冠部94的顶点处。因此，驱动轴从容器的顶部朝向容器的底部的移动朝向容器的底部驱动力传递装置。同样地，驱动轴的从容器的底部朝向容器的顶部的移动使得力传递装置朝向容器的顶部移动。

在工作中，可预期，当材料42进入定位成邻近罐20的底部26的材料歧管45时，则力传递装置90朝向容器的顶部22上升。可选地，驱动轴93可以被构造成使力传递装置向容器的邻近保持件91的顶部移动，该保持件91被构造在顶部内或罐的盖内。此外，限制开关92可以构造在保持件中并且与用于驱动轴的力的模式电连接，以便在力传递装置接近罐的顶部时使力传递装置邻近保持件停止。类似地，限制开关101可以被定位在制动件99处或被定位在制动件99附近。因而，在驱动轴使传递装置朝向容器的底部移动时，限制开关用于停止在驱动轴上的力的模式并且邻近制动件地定位力传递装置，这实质上允许从容器去除所有材料。可选地，材料歧管、开关、保持件、制动件和其它罐组成部件可以被构造成使得，材料被从容器的顶部引入并且从容器的顶部被去除。

气体清除线路（gas purge line）和阀89可以被构造到罐20的顶部中或盖22中且被构造成通过保持件91以允许当从罐去除材料42时将空气或非活性气体供给到罐中并且当利用材料填充罐时清除该气体。另外，材料溢流臂82可以被包括在歧管86中，用于在填充周期期间清除过量材料、空气和其它气体。可以使用气体入口和阀以允许气体或空气随着材料从容器移出、随着空气空间80在容器内增大且材料空间40在容器内减少而进入到该容器中。可选地，过量材料排出线路82可以被构造成允许空气随着传递装置将材料推出容器而进入容器以及允许空气随着进入到容器中的材料使传递装置朝向容器的顶部移动而离开容器。

现在参照图5和图6，双锥型力传递装置90包括冠部（上部）94、切向构件（中间部）95和推进部（下部）97。冠部和推进部构造有锥状或具有截去点或截去顶点的大致三角形截面的截头锥体状。该环状切向构件具有大致竖直的外表面并且介于冠部和推进部之间。冠部、切向构件和推进部可以被加工、压铸或制造成单个单元，或者可以被制造成单独的组成部件，并且冠部、切向构件和推进部被焊接、螺栓连接或者永久地或可拆卸地紧固在一起以形成力传递装置。

力传递装置90还可以构造有沿着传递装置的切向构件95的外表面定位的一个或多个稳定件96。该稳定件是薄的片状构件，并且可以由与传递装置类似的材料制成，例如是金属和它们的合金、聚合物、塑料、合成物或其它天然材料和合成材料。可以通过焊接、机械紧固件或其它适当的装置和技术沿着切向构件的外表面等距离地将多个稳定件（例如，四个稳定件）固定到传递装置。稳定件的顶边和底边可以圆角化以便限制对材料罐20的侧壁24的刮擦和其它损害。稳定件的一个目的是在切向构件沿着罐的侧壁移动时帮助防止力装置的倾斜。该稳定件还允许材料空间49邻近罐的侧壁以便在力传递装置和罐的侧壁之间提供气体密封。在这种构造中，可再填充的材料传递系统10可以在竖直的姿态、水平的姿态下被使用或可以以根据使用者的需要的角度被布置。

可以通过添加穿透尖端（penetrating tip）或突起98来增强力传递装置90的性能。如图4和图5所示，穿透尖端可以是具有与力传递装置的锥状推进部97相同或不同的固有角度的锥状或截头锥体状（参见图11）。穿透尖端可以由与力传递装置的其它组成部件相同的材料或其它材料制成。此外，锥状推进部尖端（thruster tip）的构造的截面不需要是三角形，而可以是圆形、方形或其它适当的构造，以便随着力传递装置朝向容器的包含材料出口通道55和材料出口歧管45的部分移动而帮助使材料移位。锥状推进部可以在其底端处（距冠部94和切向构件95最远处）构造有截断部（truncated portion）104，该截断部104被构造成接收锥状推进部尖端。锥状推进部尖端的宽端106可以构造有用于固定到推进部的截断部的螺纹凸缘或其它装置。可选地，锥状推进部尖端可以被焊接或者以其它方式永久地固定到锥状推进部。经验数据支持如下假设：推进部尖端的最大直径应当与出口通道55的直径大约相同。推进部的锥部和突起两者被构造成用于穿透材料。

现在参照图7和图8，力传递装置90还可以构造有邻近和/或绕着力传递装置的切向构件95定位的环形管理装置103。例如，环形管理装置可以包括圆形的、环状构件，该构件包括切去部（cutout）或缺口（未示出）以便紧紧地装配于稳定翅片96。可选地，可以在稳定翅片中形成切去部或缺口以容纳环形管理装置。环形管理装置还可以被构造成被保持在力传递装置的切向构件内的环状缺口内。环形管理装置可以是可拆卸地或永久地安装到力传递装置（还参见图15、图16）。环形管理装置的内径应当与传递装置的切向构件的外径大致相同。环形管理装置的外径应当大于材料罐20的内径以便紧密地靠近罐的侧壁24。因而，随着力传递装置沿着罐的侧壁移动，沿着罐的侧壁的任何累积的材料49（图4）朝向罐的底部26移动、通过出口通道55且优选地移出材料歧管45。适于环形管理装置的材料包括与力传递装置材料类似的材料，以及皮革、天然或合成橡胶和其它弹性体，诸如丁腈橡胶（腈）、氟橡胶（fluoroelastomer）、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶（EPDM）等。

现在参照图9，可再填充材料传递系统110的一个实施方式包括用竖直形式构造材料罐120。该材料罐包括主体150、顶部122和一个或多个腿部或延伸部170。材料罐的主体被构造成筒形状，其具有被连接到腿部170的下部152和被连接到顶部122的上部154。上环状凸缘124连接到顶部的下部156。下环状凸缘126连接到罐的主体的上部154。环状凸缘实质上为筒状，其具有环状构造且直径明显大于厚度。夹持螺钉128被固定到底部凸缘并且被构造成设于在上凸缘内形成的缺口或槽127内。顶部和底部凸缘的构造和固定锁使得当固定锁就位时，在材料罐的顶部和主体之间维持流体紧密密封。在材料罐的职能包括高压或用于流体紧密密封的其它要求的情况下，可以使O形环（未示出）介于上下凸缘之间或者可以将橡胶或其它聚合物涂层涂布到上下凸缘以便便于流体紧密密封。可以使用诸如闩锁（latch）、夹具（clamp）、提升柄（lifting lug）和吊杆（davit）等的其它机构来将罐的顶部固定到罐的主体。

材料罐120的顶部122可以是半球状的且截面为圆形。可选地，压力罐的顶部可以被构造成平坦的、方形的或对于赋予罐的职能适用的其它形状。钻孔、切去部或其它访问端口可以设置于容器的顶部以便便于气体入口端阀180、溢流或压力释放阀190和计量机构（gauge mechanism）160的定位。为了使具有显示部164的计量器160的插入和移除容易，螺纹联接部162可以载置在容器的顶部的中央内。可选地，顶部联接部可以被用于保持如图1所示的稳定杆或管62或如图4所示的驱动轴93。

为了便于从容器120移除顶部122，可以邻近材料罐的主体150地构造提升机构130。在一个实施方式中，如可自美国密歇根州安娜堡的罗斯德尔产品（Rosedale Products of Ann Arbor,Michigan,U.S.A.）获得，使用液压起重器（hydraulic jack）132来驱动活塞或杆134以提升罐的顶部的环状凸缘124。可以使用致动器机构136来液压地、机械地或电动机械地移动驱动轴134以定位容器的顶部。此外，提升机构可以构造成用以提升和在环状凸缘124未与下凸缘126完全解除接合的情况下允许盖水平移动。为了稳定的目的，支撑凸缘138可以被固定到材料罐的主体150且固定到提升机构130的致动器机构132。

可再填充材料传递系统110还可以构造有定位在材料罐120的主体150下方且邻近罐的底部152的材料出入歧管140。例如，管144可以连接到容器的底部并且可以包括T形（T字形）部146，该T形部的一端146关闭且该T形部在T字形的第二部分连接到排出机构148。该材料歧管的排出部还可以包括球阀和致动器机构142。可以在材料歧管的出口处构造凸轮和槽联接部或其它工业规格的机构来将材料歧管联接到用于填充和清空容器的软管和管。为了进一步保护材料排出歧管，可以在支撑材料容器120的腿部170或其它延伸部的周围构造塑料的、金属的或其它适当材料的罩（未示出）。类似地，可以在容器的顶部122的上部周围形成保护罩（未示出）以保护显示机构160、气体入口180和压力释放或材料排出装置190。可以在顶部周围的保护机构中设置切去部以访问显示部164和气阀180。

可以将可再填充材料传递系统110构造成保持不同量的材料42和不同压力的高压气体31。例如（参见图1和图4），罐120的顶部122和主体150可以被尺寸化并且将保持件61、91和制动件73、99构造成使得内部材料空间40容纳例如五十五加仑、一百五十加仑、三百加仑或六百加仑（2.3立方米）的流体或其它材料。对于涉及恒定气压的工作模式，本领域技术人员在不做过多实验的情况下就可以确定容器容纳高压气体所需的容积。对于涉及利用特定量的气体对罐进行预充填的工作模式可以采用如下方式进行：

（a）确定当清空时分配材料所需的最终压强（P），作为绝对项；

（b）将该绝对压强（P）乘以容器的溢流体积（V）以得到此处被表示为PV常数的值；

（c）确定在对整个容器进行预充填状态下的绝对压强的值；以及

（d）使得PV常数除以预充填状态下的绝对压强以确定容器容纳高压气体所需的容积。

当在材料罐20、120中使用双锥型力传递装置60、90时，切向构件69、95的外径（冠部68、94和推进部71、97的最大直径）被构造成略小于材料罐的侧壁24的内径。为了意图的服务，可以增大和减小可再填充材料传递系统的尺寸。该服务的范围可以从小型手持系统到大型货物卡车或拖车安装系统。可以构思将本发明应用于可以移动小于微升的材料量和至少万升材料的非常小（微型的、极小的尺寸）至非常大的材料传递系统。容器领域的技术人员在不做过多实验的情况下就可以确定适当的容器几何尺寸、材料和其它特征。类似地，材料传递领域的技术人员能够在不做过多实验的情况下就能够确定适当的力传递装置的几何尺寸、材料和其它特征。如果可再填充材料传递系统将充填有限定体积的气体并且不连接到气体供给部，那么材料传递领域的技术人员能够在不做过多实验的情况下就能够确定适当的最小气压。此外，气体处理领域的技术人员能够在不做过多实验的情况下就能够确定适当的初始气压和气体体积。以下是可再填充材料传递系统的一些示例的尺寸：

示例1-机动车车身密封剂分配器

分配容积：1.9加仑（432立方英寸、7.1升）

容器

顶部：平坦

底部：平坦

内部直径：6.5英寸（16.5厘米）

内部高度：14.5英寸（36.8厘米）

溢流体积：2.1加仑（481立方英寸、7.9升）

材料：铝

力传递装置

顶部：平坦

底部：120度锥体

底部突起：无

切向直径：6.25英寸（15.9厘米）

切向高度：1.0英寸（2.5厘米）

材料：铝；

示例2-机动车车体隔音分配器

分配容积：21.7加仑（5,013立方英寸、82.1升）

容器

顶部：2:1半椭圆体

底部：2:1半椭圆体

内部直径：15.5英寸（39.4厘米）

直线的壳体高度（Straight shell height）：32.1英寸（81.5厘米）

溢流体积：34.3加仑（7,929立方英寸，129.9升）

材料：不锈钢

力传递装置

顶部：2:1半椭圆体

底部：2:1半椭圆体

底部突起：3.0英寸（7.6厘米）的直径和2.5英寸（6.4厘米）的高度

切向直径：14.0英寸（35.6厘米）

切向高度：5.0英寸（12.7厘米）

材料：不锈钢。

力传递装置60、90、200和300的切向构件69、95、230、232、234、236、330、332、334、346、348对材料容器20、120的侧壁24接近特别地取决于材料42的性质（nature）。接近范围从0.2英寸至1.0英寸（0.5厘米至2.5厘米）。切向构件69、95、230、232、234、236、330、332、334、346、348的高度特别地取决于材料的性质和容器20、120的尺寸。高度范围从零至十二英寸（30.5厘米）。锥状冠部68具有限定的角度，该限定的角度特别地取决于材料的特性。角度的范围可以从90度至180度。推进部71、97、210、212、214、215的支点（fulcrum）具有限定的角度215，该限定的角度特别地取决于材料的性质，该限定的角度215的范围可以是从90度至180度。推进部尖端98、220具有限定的角度225，该限定的角度225特别地取决于材料的性质，该限定的角度225的范围可以是从30度至小于180度。

现在参照图10和图11，力传递装置200可以适于与具有不同粘度的各种流体一起使用。可以将传递装置的推进部210构造成锥状的或截头锥体状的中空装置。可以将多个切向构件230构造成邻近传递装置的推进部地被载置。例如，切向构件232、234、236可以是盘状或筒状的，具有它们的高度（厚度）明显小于它们的直径的纵横比（aspect ratio）。切向构件可以以一个位于另一个上方的方式被堆叠并且可以使用固定杆250或其它适当的机构被固定到推进部。可以使用顶部联接部254将固定杆可拆卸地安装到板，并且可以在其第二（底）端252处固定到锥状推进部210的底部214。在一个实施方式中，固定杆被布置在切向构件中的钻孔或孔256中且布置在推进部中的管或管道258内。

可以通过添加安装到推进部210的下部214的穿透尖端220来帮助传递装置200贯穿到浓的或粘的流体中。如前所述，推进部尖端可以是锥状的（截面为三角形）、钝的、方形的或其它适当的形状。推进部尖端可以包括用于通过焊接将尖端安装到推进部的适配器222或者用于将尖端固定到固定杆250的螺纹机构。可以使用锥状推进部中的端口264和切向构件中的内腔或孔262来向锥状推进部的中空部提供访问而用于添加压舱物。帽260可以载置在最外侧的切向构件以盖住用于填充和移除压舱物的端口。当在加压的可再填充材料传递系统中使用力传递装置时，孔或钻孔280可以通过钻或其他方式形成到切向元件中以便允许加压材料传递装置。

力传递装置200也可以包括稳定机构240。例如，三个稳定翅片242、244、246可以被固定到最外侧的切向构件232，以在力传递装置在材料罐20、120内移动时防止力传递装置的推进部210倾斜或在力传递装置在材料罐20、120内移动时稳定力传递装置的推进部210。可以通过添加一个或多个凸缘243、245、247将稳定翅片焊接、螺栓连接、螺纹连接和永久地或可拆卸地紧固到力装置的上切向构件232。稳定翅片被构造成使得它们在切向构件的周向外侧延伸，从而使稳定件的最外侧部分邻近材料罐的内侧壁。可选地，如图4至图6所示，稳定翅片可以被安装到一个或多个切向构件。

现在参照图12、图13和图14，可以采用除了图1至图8中示出的双锥型之外的各种构造来制成力传递装置300，例如，传递装置的推进部310和传递装置的冠部315可以是半球状或半椭圆状。可以通过冷加工、退火或铸造容易地制造这种半球状或半椭圆状。类似地，可以实施使用各种合金和金属的注射成型加工。

如图12所示，传递装置300可以包括与材料罐的内侧壁平行的大致切向部330。相应地，传递装置的推进部或下部310可以包括切向部332，传递装置的上部315可以包括切向部334。可以在焊接部340处接合传递装置的两个半部或者可以采用用于将两个半部永久地或可拆卸地紧固在一起的其它技术。如前所述，竖直的稳定翅片342、344、346、348可以绕着传递装置的切向部周向地间隔开。尽管在参考附图中示出了四个稳定翅片，但是可以取决于罐和传递装置的直径和其它构造而适当地采用两个、三个、六个或者更多个稳定翅片。

当在加压气体环境中使用力传递装置300时，传递装置的上部或顶部（冠部）315可以包括一个或多个通气孔或孔380以便允许加压气体进入传递装置的内部。另外，用于将压舱物加到传递装置中的访问端口360可以设置在传递装置冠部的上表面上。如前所述，压舱物访问端口可以被构造成接受用于可拆卸地插入到访问端口中的塞或帽。传递装置的冠部还可以构造有用于插入稳定管62（图1）或驱动轴93（图4）的联接部、凸缘或其它构件350。对于力传递装置的容纳高度指示装置（图17、图18）的构造，管或其他配管可以被构造成从冠部联接部延伸接近推进部310的底面。如图12所示，推进部还构造有筒状突起或凸缘320，该筒状突起或凸缘320可以被构造成联接部以接收可以用于包含定位装置子组件600（图18）的保持机构322。推进部联接部还可以用作穿透尖端以便于穿透材料且用于非常粘的流体通过罐20、120的出口通道55和材料歧管45、140的运动。因此，推进部尖端（突起320）的直径应当与出口通道55的直径大约相同。

为了帮助材料传递装置300插入材料罐的内部和从材料罐的内部移除材料传递装置300，孔352或类似的机构可以形成在冠部315上的上联接部350中。例如，如图13所示，可以在横过联接部的线中钻出两个孔352使得链或线可以螺纹地通过孔以从压力罐提升力传递装置。如前所述，传递罐可以由与待在传递系统中使用的材料相容的任意适当的金属、合金、塑料或其它聚合物制成。

现在参照图15和图16，半球状的（半椭圆状）传递装置300（图11）可以构造有环形管理装置400以帮助去除累积在材料罐的内侧壁上的材料。环形管理装置包括环状构件410，该环状构件410是由与传递入容器和传递出容器的材料可相容的天然橡胶或合成橡胶、弹性体聚合物或其它适当的材料形成的。环形管理装置还可以包括固定到环状构件的一个水平凸缘或多个水平凸缘420。水平凸缘可以包括端口452、454、456、458以容纳止动塞子（stopcock）442、444、446、448或其它通气机构，使得在传递装置下方困住的气体或空气可以随着传递装置从材料罐的顶部向底部（从第一端向第二端）移动而被释放。可以通过螺栓和螺母470或其它适当的紧固部件将水平凸缘固定到环状构件。可选地，环状构件可以被胶合或粘合到凸缘或者直接被胶合或粘合到传递装置的冠部。凸缘的竖直部可以焊接有或者可以形成有水平凸缘并且可以通过螺栓和螺母460或其它适当的紧固部件安装到传递装置。环形管理装置可以被固定地或可拆卸地固定到力传递装置。

现在参照图17，可再填充材料传递系统可以包括高度指示装置500。可以将诸如接触式和非接触式高度装置等的多种类型的高度指示器并入到材料传递系统中，例如，容器称重装置（天平）、容器气压装置（气压计）、线性和旋转编码装置（传送式水尺（tape gage））、波装置（激光、磁致伸缩式、无线电频率和超声波）、磁力联接装置（指示杆或尺）、移位装置（限制和接近开关）、材料流动装置（流量计）、光学装置（光纤、光电和可视）、气体-材料界面装置（浮性、电容、传导性、压差和温差）和核装置（放射性同位素）。用于和此处说明的力传递装置一起使用的一个适用系统可以从美国康涅狄格州普雷维勒的捷迈传感器公司（GEMS Sensors,Inc.）得到。这种装置包括可以布置在力传递装置的适配管内或中央内腔（图12）内的杆520。该杆可以包括被联接到从材料罐的外侧可见的壳560中的微处理器的磁性簧片开关或其它高度指示器。可以使用螺纹联接部540或其它固定装置将高度指示器系统安装到在图12中示出的力传递装置300的上凸缘350。该壳可以包括可编程的微处理器（未示出）和可以被构造成用于特定尺寸的材料罐的诸如数字显示部564的电子仪器。该系统的壳560可以由聚合物、合成物或其它合成材料制成；或者可以由从加利福尼亚州的北山的穆尔国际工业公司（MooreIndustries International,Inc.）可得到的较耐用的金属或合金构造制成。

现在参照图18，为了致动杆520中的磁性传感器，定位装置子组件600可以被构造成用于定位在图11中示出的力传递装置300内。该子组件包括外壳620，该外壳620用以包含可以是筒状或蛋状的磁性定位装置（磁性致动器）640。螺帽或其它联接部660被构造在壳的一侧以便被固定到力传递装置上的适配器322或其它机构。壳帽包括钻孔或内腔680，使得杆520可以通过定位装置子组件。类似地，定位装置被构造在中央内腔690内使得杆可以可滑动地布置在定位装置内。另外，定位装置子组件可以包括清洁机构（未示出）以从杆移除材料沉积。在工作状态下，随着在罐中的材料高度增大，保持定位装置子组件（磁性致动器）的传递装置向上移动杆以致动被包含在杆内的传感器。在定位装置（磁性致动器）接近杆的最高点时，装置上的显示部564将被校准以读取百分之一百或一些其它指示以显示充满罐。高度指示装置500可以被校准以适当地显示材料高度、重量或体积。同样地，在材料从罐排出时，传递装置接近容器的底部导致磁性致动器接近杆的最低点并且高度指示器将显示材料的高度、重量或体积的减小。

图19至图22示出了如何使用本发明分配诸如护手霜、乳液、洗发精、保湿乳或其它流体的消耗产品等的个人护理产品。采用小罐（canister）或个人护理分配器形式的容器700具有限定了接收部720的筒状壁，该接收部720的尺寸被形成为接收可再填充筒730。该容器700可以是筒状的且包括螺纹上表面740，该螺纹上表面740接收在帽750上的螺纹以与容器700一起创建气密密封。该容器包括与流动控制阀770联接的按钮或致动器760，该流动控制阀770管理材料通过可再填充筒730的流动。该容器还包括喷嘴或出口780，该喷嘴或出口780用于从容器经由管状通道790排出产品795。

可再填充筒在上述可再填充材料传递系统的原理下工作。该筒具有：第一端735，其具有用于利用压缩气体充填可填充筒730的气体入口745；以及第二端755，其具有用于排出和再填充材料795的出口。筒730包括与图1的力传递装置60类似的双锥型力传递装置765。如图21所示，压缩气体将力施加到力传递装置765，该力传递装置765进而压缩材料795。当按钮被压下时，阀770打开，这允许可再填充筒中的压缩材料795流过阀760并且流入通道790，在通道790处该材料能够通过出口780被分配。一旦可再填充筒的产品大量减少，如图22所示，筒730在第二端755处被连接到加压的供给源800，供给源800利用新鲜的产品填充筒730。进入筒730的产品迫使力传递装置765离开第二端755、再次压缩筒中的气体以便使其可以再次分配材料。分配和再填充筒的循环允许多次使用同一系统而不会产生通常的每次都要购买新的产品的瓶容器而导致的浪费，这节省了金钱且保护了环境。

尽管关于材料传递系统的特定实施方式已经图示和说明了本发明的特定方式，但是对本领域技术人员而言显而易见的是，在不背离本发明的范围的情况下可以做出各种变型。更具体地，应当明确的是，本发明不限于形成公开的装置的任何特定方法。尽管在此处就用于流体和其它特定材料的方面已经图示和说明了本发明的特定方面，但是对本领域技术人员而言显而易见的是，可再填充材料传递系统和力传递装置可以用于这里未特别论述的许多材料。此外，此处已经说明了且仅作为示例提供特定大小、尺寸和使用的材料等。在不背离本发明的范围的情况下可以做出其它变型和改进。相应地，除了由所附权利要求限制以外，不意图限制本发明。

Claims (3)

1.一种通过可再填充筒分配材料用的便携式设备，其包括：

手持式容器，所述手持式容器具有用于接收可移除的再填充筒的接收部，所述容器具有与所述容器协作以封装所述再填充筒的盖，所述容器还包括出口端口、用于将材料从所述再填充筒连通到所述出口端口的通道以及用于控制材料离开所述再填充筒的按钮或致动器；以及

可再利用的再填充筒，所述可再利用的再填充筒的尺寸被形成为能被接收于所述接收部，所述再填充筒包括通过双锥型力传递装置被实质隔开的压缩气体和材料，所述再填充筒还包括具有材料流控制阀的第一端和具有压缩气体入口的第二端，所述按钮或致动器与所述材料流控制阀联接，所述手持式容器为筒状，所述出口端口和所述按钮或致动器形成于所述手持式容器的周壁。

2.根据权利要求1所述的通过可再填充筒分配材料用的便携式设备，其特征在于，所述双锥型力传递装置包括隔开两个锥状表面的筒状中间部。

3.根据权利要求1所述的通过可再填充筒分配材料用的便携式设备，其特征在于，所述筒的再填充使得所述双锥型力传递装置压缩所述气体。