CN113226566B - 分配液体与添加剂的混合物的系统和方法及其中使用的筒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液体分配系统，其包括：用于储存待分配的液体的至少一个容器，所述至少一个容器具有限定用于该液体的填充开口的颈部；能够以可释放的方式连接至所述至少一个容器的液体分配装置；用于待与所储存的液体混合的添加剂的可更换的筒，所述筒被容纳在颈部中；以及用于打开筒的装置，其中，筒包括填充有添加剂和加压气体的一件式的中空本体；并且打开装置包括布置成将中空本体的壁穿透的至少一个穿透构件。本发明还涉及一种通过使用上述液体分配系统来分配液体的方法。并且最后，本发明涉及一种在该液体分配系统和/或该方法中使用的筒。

Description

分配液体与添加剂的混合物的系统和方法及其中使用的筒
本发明涉及与可更换的筒结合使用的液体分配系统，该可更换的筒包含待与待分配的液体混合的添加剂。具体地，本发明涉及下述这种系统：在该系统中，非可再填充的筒可以在使用后被替换。更具体地，本发明涉及液体分配系统，该液体分配系统包括：用于储存待分配的液体的至少一个容器，所述至少一个容器具有限定用于该液体的填充开口的颈部；能够以可释放的方式连接至所述至少一个容器的液体分配装置；用于待与所储存的液体混合的添加剂的可更换的筒，所述筒被容纳在颈部中；以及用于打开筒的装置。这种液体分配系统公开在申请人的较早的国际申请PCT/EP2017/078516中。
如今，消费品被越来越多地在互联网上购买。这不仅适用于服装、鞋和电子产品，还适用于日常购物。这种发展对产品的设计产生了影响，产品必须使自身适合于以较小数量运输或甚至单独地运输并且可能地与其他类型的商品组合地运输。此外，由于不可能在购买前对商品进行实物检查，并且由于没有零售商参与到消费者与相关制造商之间的联系中，因此越来越重要的是确保产品不会受到影响，使得消费者得到他已订购的确切产品。
如今产品设计中的另一挑战是可持续性。
上述申请PCT/EP2017/078516公开了一种液体分配系统，该液体分配系统包括用于储存待分配的液体的容器以及能够以可释放的方式连接至该容器的液体分配装置。该容器具有颈部，在该颈部中可以容纳有用于待与所储存的液体混合的活性液体的筒。该筒具有允许活性液体流到容器中的流出开口以及允许空气进入的通气开口。
如在该较早申请中所提出的那样设置填充有活性液体的筒允许最终用户通过简单地为容器填充水然后混入添加剂例如浓缩物而得到所期望的液体例如清洁剂。以这种方式，待从生产商运输至最终用户的液体的体积可以显著减小。筒是足够小的，以适合放在信箱中，这简化了分发过程，因为筒可以通过常规邮件寄送。并且，即使使用了快递服务，快递员也不必等待要将包裹交付给的人，而是可以仅将包裹放在信箱中。
本发明的目的是提供一种满足电子商务和可持续性两者的需求的进一步改进的液体分配系统。根据本发明，这通过以下方面在上面限定的类型的液体分配系统中实现：筒包括一件式的中空本体，该中空本体填充有添加剂和加压气体；并且打开装置包括布置成将中空本体的壁穿透的至少一个穿透构件。通过将添加剂与压缩气体装在一起，可以容易且迅速地将添加剂从筒中排出。此外，将筒实施为一件式的中空本体使得当筒在使用后被丢弃时产生相对较少的浪费，而筒的成本也将相对较低。
术语“一件式”意在表示在没有对单独制造的零件进行组装和固定的任何步骤的情况下一体地制造的本体。“穿透构件”可以是适合于在中空本体的壁中形成开口的任何锋利物体，其包括但不限于尖状物、针状物、切割刀片、尖锐的刃等。
在液体分配系统的一个实施方式中，中空本体是大致管状的并且包括被密封的相反的端部部分。管状本体易于处理、储存及运输并且可以被容易地制成一个件。由于中空本体的形状，中空本体可以进一步承受内部气体压力。
当筒具有从一个端部部分延伸至另一端部部分并且将添加剂与加压气体分隔开的内部隔膜时，筒可以用于气体和添加剂的任何组合，无论气体和添加剂的特性如何。
在液体分配系统的一实施方式中，中空本体可以由挠性材料制成。中空本体可以具有薄壁，并且中空本体可以在加压气体已被释放后塌缩，以便限制使用后废料的体积。
在另一实施方式中，中空本体可以由塑料材料制成。塑料在制造中易于处理，塑料可以制成气密的且成本低廉。此外，塑料可以在使用后进行回收。中空本体可以用由若干层塑料材料制成，并且中空本体可以根据筒所需的特性比如屏障特性、强度、弹性、透明度或颜色等包括各种类型或等级的塑料材料。
容器可以包括布置在颈部中并且构造成保持筒的支承结构。这种支承结构允许筒容易地布置在容器的颈部中以及从容器的颈部移除。
为了允许筒在布置于容器中时被穿透，所述至少一个穿透构件可以布置在容器的颈部中或容器的颈部附近。
这可以通过将所述至少一个穿透构件连接至支承结构来实现。
当筒布置成沿着纵向轴线插入到颈部中并且所述至少一个穿透构件布置成大致平行于纵向轴线时，可以从筒的插入中获得用于将筒穿透的力。
在液体分配系统的另一实施方式中，所述至少一个穿透构件相对于纵向轴线偏离。以这种方式，确保了穿透构件在穿透中空本体的壁时不戳中中空本体的焊接部分。
在液体分配系统的一实施方式中，所述至少一个穿透构件可以是中空的并且可以具有面向筒的切割刃以及与容器的内部流体连通的出口。以这种方式，穿透构件形成将添加剂从筒引导至容器的导管。
本发明还涉及一种分配液体的方法，该方法包括以下步骤：为至少一个容器填充待分配的液体；提供填充有添加剂的至少一个可更换的筒；将筒布置在容器的颈部中；打开筒以允许添加剂流到容器中并与液体混合；以及对经与添加剂混合的所储存的液体进行分配。这种方法也公开在PCT/EP2017/078516中。
本发明的目的是提供这种类型的改进的方法。为此，本发明的方法的特征在于：筒包括一件式的中空本体，该中空本体填充有添加剂并填充有加压气体；打开筒还包括借助于穿透构件将中空本体的壁穿透；以及允许添加剂流到容器中包括借助于加压气体迫使添加剂穿过经穿透的壁。如上所述，使用加压气体迫使添加剂从筒离开允许筒中的内含物迅速而完全地排空到容器中。此外，将添加剂注入到液体中的力有助于混合。并且使用一件式的空心本体作为筒减少了材料消耗和浪费。
在根据本发明所述的方法的实施方式中，其特征在于，在已经将经与添加剂混合的所储存的液体从容器分配之后，将筒从容器的颈部移除，并且将填充有添加剂和加压气体的新筒布置在颈部中。以这种方式，可以在液体分配装置中形成新的混合物。
为此，可以在将新筒布置在颈部中之前为容器重新填充待分配的液体。
该方法的其他实施方式由本发明限定。
并且最后，本发明涉及一种在如上所述的液体分配系统中或如上所述的方法中使用的筒。
现在将借助于本发明的多个示例性实施方式来对本发明进行说明，其中，对附图进行了参照，在附图中，相应的元件带有以“100”递增的附图标记，并且在附图中：
图1是用于根据本发明的液体分配系统中的筒的第一实施方式的正视图；
图2是筒的沿着图1中的线II-II的纵向截面图；
图3是筒的第二实施方式的正视图；
图4是筒的沿着图3中的线IV-IV的纵向截面图；
图5是图3和图4的筒的立体图；
图6是筒的沿着图5中的线VI-VI的横截面图；
图7是根据本发明的液体分配系统的实施方式的分解侧视图，其包括容器、筒和分配装置，其中容器本体以纵向截面示出；
图8是与图7相对应的图并且示出了被引入到容器中的筒；
图9是与图7和图8相对应的图，其示出了安装在容器的颈部上的分配装置；
图10是液体分配系统在图8中所示的组装阶段下的正视图；
图11是容器和筒的沿着图10中的线XI-XI的纵向截面图；
图12是由图11中的圆XII所包围的区域的放大比例细节图；
图13A和图13B分别是筒的第三实施方式的正视图和侧视图；
图14A和图14B分别是筒的第四实施方式的正视图和侧视图；以及
图15是示出了本发明的方法的实施方式的步骤的流程图。
根据本发明的实施方式的液体分配系统1包括容器2、筒3和分配装置4(图7)。容器可以是所谓的“瓶中袋”容器比如由申请人所销售的型容器。
在该实施方式中，筒3包括一件式的中空本体5，该中空本体5填充有添加剂6和加压气体7(图1)。添加剂6可以是液体或粒状材料，特别地可以是粉末。加压气体可以是空气或另一种气体。仅用作推进剂的该气体被选择为使得该气体不与添加剂发生反应或不以其他方式影响添加剂，该气体与添加剂在界面12处直接接触。
在所图示的实施方式中，中空本体5是大致管状的并且具有被密封的相反的端部8、9。
这种管状中空本体5可以通过下述步骤制造：提供由塑料材料制成的管10、将管10在第一端部8处密封、为管10填充添加剂和加压气体、然后将管10在与第一端部8相反的第二端部9处密封。将形成中空本体5的单个连续壁的管10可以由任何适合的塑料材料制成，并且管10可以包括由不同材料比方说例如PE、PP、EVOH、(官能化)聚烯烃或具有适合性能的任何其他材料制成的多个层。管10可以通过挤制、通过注射模制或者通过轧制片材并将片材在接缝处焊接来制造。当使用注射模制时，管10可以像试管一样形成有封闭的底部。在那种情况下，管10可以被立即填充并且将仅需要在一个端部处密封。管10可以通过简单的横向焊缝11来密封，该横向焊缝11将稍微延伸到管10的外部，使得筒3的宽度稍微大于管10的直径。
对于焊缝不应超过管210直径的应用——例如因为重要的是管状壁由外部结构支承，可以形成特殊的V形焊缝211(图13)。由于焊缝211的向内指向的形状，这将致使中空本体205的有用体积略有减少。
防止焊缝311延伸到管310的外部的另一方式是例如通过以相对较高的压力为管310填充气体而使管310的直径增大(图14)。以这种方式，筒的最大尺寸由经加压的管310的直径而非焊缝311的宽度限定。
对于气体不应与添加剂接触的应用，筒103的另一实施方式包括具有内部隔膜113的管状中空本体105。从一个端部108延伸至另一端部109的该隔膜113将添加剂106与加压气体107分隔开。在所图示的实施方式中，隔膜113形成内管114的一部分，该内管114可以与管110共同挤制或共同模制，从而形成中空本体105。替代性地，筒的该实施方式可以通过将三层薄片焊接在一起或者通过借助于纵向焊接线将管分开而制成。
隔膜113将中空本体105的内部分隔成用于添加剂106的第一腔室115和用于加压气体107的第二腔室116。隔膜113应定位成使得：当筒103被打开时，第二腔室116保持完好，以使加压气体107不能逸出。否则，加压气体107不能充当用以迫使添加剂106从筒103离开的推进剂。
容器2可以填充有待分配的液体例如水，在分配之前，添加剂可以混合至水。筒3布置成被容纳在容器2的颈部17中。添加剂可以通过使用打开装置18在中空本体5的壁上形成开口而从筒3释放。根据本发明，打开装置18包括布置成将中空本体5的壁穿透的穿透构件19。在该实施方式中，穿透构件19是中空的并且具有面向筒3的切割刃20以及与容器2的内部流体连通的出口21(图12)。
如图12中所示，容器2包括布置在颈部17中并且构造成保持筒3的支承结构22。在该实施方式中，支承结构22是环状的并且包括内环状件23，该内环状件23通过径向凸缘25连接至外环状件24。外环状件24固定至容器2的颈部17。内环状件23被定尺寸成以一定的游隙容纳筒3以便于筒插入到颈部17中。内环状件23可以包括用于允许筒3的下端部8处的焊缝11通过的两个相对的槽(图12的侧视图中未示出)。
在该实施方式中，穿透构件19也布置在容器2的颈部17中或容器2的颈部17附近。实际上，穿透构件19连接至支承结构22。在支承结构22的面向容器2的内部的下部部分中，环状件23具有将环状件23分为分开的臂27的多个凹部26，这些臂27在其下端端部处通过径向凸缘28连接。该凸缘28具有开口29，穿透构件19突出穿过开口29。穿透构件19由与凸缘28抵接的肩部31固定。凹部26允许穿过壁中的开口而从中空本体5逸出但流到穿透构件19的外部的添加剂仍然到达容器2的内部。
穿透构件19在其切割刃20与出口21之间具有管状部分30。该管状部分30在液体的液位L以下以有限的距离延伸到容器2的内部中。以这种方式，穿透构件19的管状部分30用作短的浸入管。该短的“浸入管”用于确保始终分配液体，而非来自顶部空间H的空气。
穿透构件19在管状部分30与切割刃20之间具有渐缩部分32。该渐缩部分32是不对称的，使得切割刃20偏离管状部分30的中心轴线，该管状部分30的中心轴线与颈部17的中心轴线C重合。由于筒3对称地布置在颈部17中，因此该偏离确保了切割刃20不接合焊缝11，该焊缝11在正常情况下将位于中空本体的对称平面内。相反，穿透构件19将在焊缝11与管状部件10之间的某处——此处，壁相对于中心轴线C以一定角度延伸——戳中壁。
如果中空本体5被制成呈试管的形状——这可以通过注射模制来实现，则中空本体5将不会具有较低的焊缝。在那种情况下，切割刃20可以在中心定位，并且将不需要渐缩部分32。
由于壁相对于中心轴线C以一定角度延伸，因此，当筒3大致平行于中心轴线或纵向轴线插入到容器颈部17中时，切割刃20将以一定角度戳中壁。切割刃20越靠近焊缝11，则该角度越大，这使得穿透壁相对容易。一旦筒3插入到容器的颈部17中，壁就可以被穿透(即，图8和图10至图12中所示的情况)，但是也可以想到的是，筒松弛地布置在内环状件23的上部部分中，然后仅在液体分配装置4连接至容器时(参见图9)才被推动至图12中所示的位置。
一旦中空本体5的壁被穿透，由于作用在添加剂上的气体压力，添加剂6将非常快地从中空本体5流出。当添加剂穿过壁中的开口和穿透构件19的管状部分30流出时，来自容器2的顶部空间H的空气从四周进入内环状件23并且进一步用于压缩空的中空本体5。由于中空本体5因塑性变形即通过穿透中空本体5的壁而被打开，因此中空本体5不能被重新填充。因此，在筒3已被排空并且来自容器2的液体已被用尽之后，必须用填充有添加剂的新的筒来替换空的筒3。
在所图示的实施方式中，液体分配装置4是喷雾器头，该喷雾器头包括泵(未示出)，该泵通过触发器32克服弹簧(未示出)的偏置力而被致动。喷雾器头包括喷嘴33。喷雾器头可以是在泵与喷嘴之间包括预压缩阀的预压缩式喷雾器，但是喷雾器头也可以是常规喷雾器。替代性地，分配装置4甚至可以是像由申请人所销售的一样的缓冲型分配装置。分配装置4可以通过任何常规手段比方说例如通过螺纹连接、卡口连接或“卡扣拧开”式连接而连接至容器颈部17。必要的螺纹或卡口元件可以布置在支承结构22的外环状件24的外侧部上。
一旦容器2已被填充有第一液体、筒3已被布置在容器2的颈部17中并且喷雾头或分配装置4已连接至容器颈部17，则液体分配系统1准备好使用。将筒3布置在容器颈部17中和/或将分配装置4连接至颈部17已经致使添加剂被强制排放到容器中，添加剂已与第一液体在容器中混合。储存在容器2中的液体和在气体压力下储存在筒3中的添加剂的混合物可以通过对分配装置4的触发器32进行致动而被分配。
当所有液体已经被从容器2分配时，分配装置4可以与容器2断开连接。随后，空的筒3可以被从容器2的颈部17中的支承结构22取出。筒3不能再使用并且必须由新的筒3替换。
该方法通过图15的流程图进行说明。
在步骤400中，提供容器2，在步骤401中，为容器2填充液体。在步骤402中，提供筒3，该筒3填充有添加剂6和加压气体7。在步骤403中，将筒3布置在容器2(的颈部17)中。在步骤404中，筒3由穿透构件19所穿透，从而致使添加剂6被气体压力迫压出来并与容器中的液体混合。在步骤405中，将液体分配装置4安装在容器2(的颈部17)上。如上所述，步骤404和步骤405可以颠倒，其中，筒在分配装置安装在容器上时被穿透。步骤406是对液体分配系统进行正常使用，以通过操作分配装置4来分配液体混合物。在步骤407中，在已将液体混合物完全分配之后或者在用户仅需要系统分配另一种液体混合物的情况下，将分配装置4与容器2断开连接。一旦分配装置4已经断开连接，则可以在步骤408中将空的筒移除并丢弃。由于筒是(通常)由塑料材料制成的一件式的中空本体，因此可以简单地将筒作为塑料废物进行回收。该方法从步骤408返回至步骤403，在步骤403中，在容器2中布置新的筒3。
以这样的方式，本发明提供了下述液体分配系统和方法：该液体分配系统和方法允许对容器并且特别是液体分配装置进行多次使用，容器和液体分配装置为系统中的最昂贵的部分。容器和装置可以用于分配下述液体：该液体是储存在容器2中的液体和储存在筒3中的添加剂的混合物。添加剂可以是仅由容器中存在的水稀释的浓缩物，或者添加剂可以是两组分液体系统中的一个组分，该两组分液体系统中的另一组分是容器中的液体。由于筒相对较小，因此筒可以在世界各地被简单地运输和寄送。因此，该液体分配系统非常适合电子商务。此外，由于系统的主要部分是重复使用的而筒相对较小并且可以被回收的事实，因而该系统的碳足迹较小。
尽管已经通过一些示例性实施方式描述了本发明，但是将清楚的是，在所附权利要求的范围内可以设想到许多变型。

Claims (14)

1.一种液体分配系统，包括：
至少一个容器，所述至少一个容器用于储存待分配的液体，所述至少一个容器具有限定用于所述液体的填充开口的颈部；
液体分配装置，所述液体分配装置能够以可释放的方式连接至所述至少一个容器；
能够更换的筒，所述筒用于待与所储存的所述液体混合的添加剂，所述筒被容纳在所述颈部中并且填充有所述添加剂和加压气体；以及
用于打开所述筒的装置，打开装置包括布置成将所述筒的壁穿透的至少一个穿透构件；
其特征在于：
所述筒包括一件式的中空本体并且布置成沿着纵向轴线插入到所述颈部中；以及
所述至少一个穿透构件布置在所述容器的所述颈部中或所述容器的所述颈部附近，布置成大致平行于所述纵向轴线，并且相对于所述纵向轴线偏离。
2.根据权利要求1所述的液体分配系统，其特征在于，所述中空本体是大致管状的并且包括被密封的相反的端部部分。
3.根据权利要求2所述的液体分配系统，其特征在于，所述筒具有内部隔膜，所述内部隔膜从一个端部部分延伸至另一端部部分并且将所述添加剂与所述加压气体分隔开。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的液体分配系统，其特征在于，所述中空本体由弹性材料制成。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的液体分配系统，其特征在于，所述中空本体由塑料材料制成。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的液体分配系统，其特征在于，所述容器包括支承结构，所述支承结构布置在所述颈部中并且构造成保持所述筒。
7.根据权利要求6所述的液体分配系统，其特征在于，所述至少一个穿透构件连接至所述支承结构。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的液体分配系统，其特征在于，所述至少一个穿透构件是中空的并且具有面向所述筒的切割刃以及与所述容器的内部流体连通的出口。
9.一种分配液体的方法，包括以下步骤：
为至少一个容器填充待分配的所述液体；
提供填充有添加剂和加压气体的至少一个能够更换的筒；
将所述筒布置在所述容器的颈部中；
打开所述筒以允许所述添加剂流到所述容器中并与所述液体混合，其中，
打开所述筒包括借助于穿透构件将所述筒的壁穿透，并且允许所述添加剂流到所述容器中包括借助于所述加压气体迫使所述添加剂穿过经穿透的所述壁；以及
对经与所述添加剂混合的所储存的所述液体进行分配；
其特征在于：
所述筒包括一件式的中空本体；
所述中空本体的所述壁在所述筒布置在所述容器的所述颈部中时被穿透；
所述筒沿着纵向轴线插入到所述颈部中，并且所述中空本体在大致平行于所述纵向轴线的方向上并在相对于所述纵向轴线偏离的位置处被穿透。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述中空本体的所述壁在所述液体分配装置连接至所述容器的所述颈部时被穿透。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，允许所述添加剂流到所述容器中包括：允许所述添加剂从面向所述筒的切割刃穿过所述至少一个穿透构件流至与所述容器的内部流体连通的出口。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在已经将与所述添加剂混合的所储存的所述液体从所述容器分配之后，将所述筒从所述容器的所述颈部移除，并且将填充有添加剂和加压气体的新筒布置在所述颈部中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在将所述新筒布置在所述颈部中之前，为所述容器重新填充待分配的液体。
14.一种在根据权利要求1至8中的任一项所述的液体分配系统中使用或者在根据权利要求9至13中的任一项所述的方法中使用的筒。
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