CN1172822C - 流体分配阀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种分配用的截流装置(40)，用于控制从容器(10)流出的流体，它具有一个闭合体(42)和一个流体分配阀(20)。闭合体(42)定义了一个具有管道内表面的管道(44)，它被顶部和底部固定器(48和50)部分地阻塞。流体分配阀(20)包括弹性圆顶区(22)和密封区(30)。密封区(30)从圆顶外周边(29)向外延伸以定义一密封的外缘(32)，其形状与内部管道表面(49)相一致，以在液体阀(20)在操作中位于管道(44)内的顶部和底部固定器(48和50)时形成密封。至少一个翼肋(34)，将密封区(30)固定地连接到圆顶区(22)，使得圆顶区(22)的变形通过该至少一个翼肋(34)被传递到密封区(30)。

Description

流体分配阀及其使用方法

发明背景

技术领域

本发明一般涉及流体分配(dispensing)阀，更具体地涉及具有流体分配阀的分配用截流装置(closure)，当挤压载有分配用截流装置的容器时或当吮吸该分配用截流装置时，所述流体分配阀可进行流体分配，而当容器倒置或碰撞时不会泄漏。

相关技术

人们已经设计出多种自动关闭的分配用截流装置以安装在容器上，用于分配可以在超市中购买的饮料、液体、肥皂和其他流动材料。该截流装置还可以用于婴儿饮用杯或骑车人的水瓶，在这种饮用杯或水瓶上通过吮吸截流装置或挤压容器来排出饮料。

现有技术的截流装置主要使用硅树脂圆顶分配系统，其中圆顶上被两条缝隙穿过。当有足够的力推压现有技术圆顶面上的缝隙时，该缝隙会由于容器内外的压力差而像花瓣一样张开。这类结构的例子由Drobish等人的美国专利4,728,006和Rohr的美国专利5,005,737和5,271,531公开。

现有技术结构有几个重要的缺点。首先，在现有技术中使用的缝隙在容器碰撞或掉落时不能有效阻止意外泄漏。第二，缝隙必须在模铸橡胶圆顶后添加，因此，需要二次操作，这将增加产品的制造成本。

另一个现有技术的分配用截流装置在Imbery，Jr.的美国专利5,169,035中披露。Imbery，Jr.的阀在回放空气到容器内而不允许通过放气流路径泄漏的方面是极好的。然而，Imbery，Jr.的截流装置没有教导控制通过主管道向外的流体流动的机构。

流体分配阀要成为有效的，必须满足三个条件。首先，如果容器被碰撞或稍微不经意地挤压，该阀不应该排出流体。第二，该阀应该排出并允许空气通过它回到容器中来占据已经排空的体积。第三，该阀在制造时必须便宜。

现有技术提供各种用于调节流体流进入和排出容器使用的阀。然而，现有技术未能提供能满足有效流体分配阀所应具有的所有三个要求的阀。本发明满足了这些要求，并提供进一步的有关优点，在下面的概述中将对此予以说明。

发明概述

本发明提供了在构造和使用方面的某些优点，这些优点也是下面要说明的目标。

本发明提供一种分配用截流装置中的流体分配阀，用于控制从容器中来的流体流。该分配用截流装置包括一个管道，该管道的管道内表面由顶部固定器和底部固定器所阻塞。流体分配阀包括弹性圆顶区和密封区。密封区从圆顶外周边向外并优选向下延伸，以限定一个密封外周边，其形状与管道内表面一致，当流体分配阀可操作放置在管道内预部和底部固定器之间时形成密封。至少一条翼肋将密封区固定连接到圆顶区，使得圆顶区的变形通过该至少一个翼肋传递到密封区，破坏密封而形成至少一个分配流路径。对密封区的外部密封面上的气压使得密封区在该至少一个翼肋之间变形，以形成至少一个通气路径。

本发明的一个主要目的是提供一个具有现有技术未揭示过的优点的流体分配阀。

本发明还有一个目的是提供一个流体分配阀，它不会受微小的或暂时的力诸如碰撞和摔落的影响而泄漏，但是可以响应持续力诸如挤压装有该流体分配阀的容器而容易地和自由地分配流体。

本发明还有一个目的是提供一个流体分配阀，它允许流体被分配时空气返回进入容器。

通过下面结合附图所作的更详细的说明，本发明的其它特征和优点将十分明显，附图以示例方式显示了本发明的原理。

附图说明

附图说明了本发明。在这些附图中：

图1是本发明的优选实施例的透视图；

图2A是流体分配阀的俯视透视图；

图2B是其仰视透视图；

图3是沿图1中线3-3所取的分配用截流装置的截面图，显示了处于一个静态位置的流体分配阀；

图3A是沿图3中的线3A-3A所取的分配用截流装置的截面图；

图4是沿图1中的线3-3所取的分配用截流装置截面图，显示了流体分配阀响应一个短时间的力而移动到静态位置之外，该流体分配阀仍然起密封管道的作用；

图4A是沿图4中的线4A-4A所取的截面图；

图5是沿图1中的线3-3所取的分配用截流装置的截面图，显示了流体分配阀在分配位置；

图5A是沿图5的线5A-5A所取的分配用截流装置的截面图；

图6是沿图1中的线3-3所取的分配用截流装置的截面图，显示流体分配阀在排气位置；

图6A是沿图6的线6A-6A所取的分配用截流装置的截面图。

具体实施方式

上述附图说明了本发明，流体分配阀20用于控制流体通过安装在容器10上的一个分配用截流装置40的流动。

如图1和3所示，分配用截流装置40优选包括一个闭合体42、一个顶部固定器48、和一个底部固定器50。闭合体42包括一个具有管道内表面49的管道44。分配用截流装置40优选包括一个喷口45和一个内部螺线43，内部螺线43允许分配用截流装置40通过螺纹啮合容器10的螺纹开口12以密封容器10。闭合体42优选是用聚烯烃诸如聚丙烯或聚乙烯构造的刚性的模铸塑料帽。容器10优选是商业上公知的柔软有弹性的塑料瓶，诸如运动瓶或相似的饮料瓶、洗发液瓶等。

如图2A和2B所示，流体分配阀20包括一个弹性圆顶区22和密封区30。弹性圆顶区22有一个内圆顶面24、一个外圆顶面26、和一个圆顶外周边29。外圆顶面26优选大致地凹陷，而内圆顶面24优选是一个匹配的凸面，形成一个大致圆顶形状的结构。在一个最优选的实施例中，弹性圆顶区22包括一个基底区27和一个向上延伸的侧壁28，基底区27一般是平的，但是与向上延伸的侧壁28配合以形成圆顶区。虽然圆顶形状是最有效的，但是其等效的形状应该被认为在本发明所要求的范围内。

密封区30从圆顶外周边32向外、并优选向下延伸，以定义一个密封外周边32。使密封外周边32的形状与管道内表面49一致，这在下面将说明。密封区30包括一个外部密封面33。下面详细说明它给容器10排气的功能。

流体分配阀20优选用弹性橡胶构造，诸如天然橡胶、硅橡胶、或热塑橡胶，它们可以在规定量的压力下变形以形成至少一条分配流路径60而从容器10中分配流体，和至少一条通气路径62以允许一旦流体被排出则空气进入容器10。下面详细说明至少一条分配和排气路径60和62的形成。

如图2B所示，流体分配阀20进一步包括至少一个翼肋34，其将密封区30连接固定在圆顶区，使得弹性圆顶区22的变形通过该至少一个翼肋34传递到密封区30。在本优选实施例中，所述至少一个翼肋34包括围绕圆顶外周边29等间隔放置的三个翼肋。如下面详细说明的那样，重要的是，弹性圆顶区22在适当环境下向密封区30传递它的变形，使得密封区30的形状不再与管道内表面49一致，这样允许流体流过管道44。

如图3所示，分配用截流装置40的管道44包括一个底部固定器(retainer)50和一个顶部固定器48。流体分配阀20以可操作方式放置在顶部和底部固定器48和50之间，使得内圆顶面24邻近底部固定器50，圆顶外周边29邻近顶部固定器48，密封外周边32接触管道内表面49以密封管道44。底部固定器50限定一个底部孔58，使其具有可引导流体从容器10流到内圆顶面24的形状。顶部固定器48限定一个顶部孔56，其形状为可允许流体流出管道44。

顶部固定器48和顶部孔56优选用与闭合体42一起浇铸的几个翼肋形成，以建立几个分配流通道。顶部固定器48和顶部孔56的具体结构不是关键的，而可以由熟悉本技术领域的人员修改，只要顶部固定器48的作用是保持流体分配阀20在一定位置，而顶部孔56允许合适的流体流过即可。

底部固定器50优选是一个塑料盘，底部孔58优选至少有一个孔在中心，当然也可以有多个孔。底部固定器50优选通过使底部固定器50与闭合体42的锁定突出46通过摩擦啮合，而连接在闭合体42上。底部孔58允许流体被分配而通过底部固定器50并与流体分配阀20接触，优选首先接触外圆顶面26。底部固定器50优选是有一个支持环51的盘，所述支持环从该盘的顶面52向上延伸并与之同轴对齐。支持环51优选包括多个缺口54。使支持环51的形状为支持流体分配阀20的内圆顶面24。支持环51优选包括多个缺口54以利于弹性圆顶区22周围流动的气流，这在下面详细说明。

当流体分配阀20处在一个静止位置时，如图3和3A所示，密封外周边32与管道内表面49接触，阻塞流体流过闭合体42的管道44。如果把容器10倒置，则流体流过底部孔58，但是不能通过流体分配阀20。流体分配阀20用刚度足以在这些条件下维持密封的材料构造，这是至关重要的。

如图4和4A所示，如果敲打、碰撞、或部分挤压，则流体不立即分配。弹性圆顶区22最初塌陷，吸收第一部分流体，不分配。内圆顶面24占流体分配阀20的总内表面区的大约67％，而密封区30只占总内表面区的大约33％。使在内圆顶面24上承载的初始压力把密封外周边32更有力地压迫管道内表面49，同时使弹性圆顶区22沉陷。

如图5和5A所示，随着流体继续增加它对流体分配阀20的压力，弹性圆顶区22继续反转，从而在一个预定的压力下，弹性圆顶区22将开始拉至少一个翼肋34，从而使密封区30变形，而产生至少一个分配流路径60，在这里密封外周边32被从管道内表面49拉开。仅在这一点流体才可以流过闭合体42的管道44。熟悉本技术领域的人可以细微地调整流体分配阀20的形状、厚度、和材料，使得它在适当点释放流体。理想情况下，流体分配阀20仅当容器10被挤压或当用户吮吸喷口时才允许流体通过，而当容器10掉落或被倒置时不允许流体通过。

一旦流体被分配，则多个分配流路径60关闭，但是必须替代被排出的流体，使得容器10可以恢复它原来的形状。为使用权容器10完全恢复它原来的形状，空气必须通过流体分配阀20进入容器10以补充被排空的体积。

如图6和6A所示，一旦流体被分配，则在密封区30的外密封面33上的大气压力引起密封区30在邻近至少一个翼肋34处塌陷，以产生至少一个通气路径62。该至少一个通气路径62在密封外周边32失去与管道内表面49接触的部分形成，从而允许空气进入容器10。为方便气流通过该至少一个通气路径62，流体分配阀20优选用底部固定器50的支持环51支持，使得多个缺口54通过支持环51允许未受阻挡的气流通过底部固定器50。在该优选实施例中，底部固定器50在每一侧有一个支持环51，从而方便组装，因为底部固定器50是对称的并且不能被偶然倒置。

优选弹性圆顶区22有比密封区30明显大的表面区域，使得随着弹性圆顶区22上的内部压力增加，密封区30保持牢牢地靠着管道内表面49放置，直到显著的压力加在弹性圆顶区22上并且它反转。因为弹性圆顶区22大于密封区30，因此它可以对至少一个翼肋34施加显著的拉力而克服将密封外周边32偏压向管道内表面49的压力。

为允许对容器10有较大的冲击和不至于允许流体溢出，增加弹性圆顶区22的大小以允许当容器10被偶然压低或掉落时在容器10中更多地偏转。只要弹性圆顶区22超过密封区30的总表面区域，弹性圆顶区22可以占密封区30的一个较高或较低的百分比。如果弹性圆顶区22具有较小的直径，则需要较大的压力以打开流体分配阀20。流体分配阀20也可以有较大或较小数目的至少一个翼肋34，较多的翼肋用以增加围绕流体分配阀20的多个分配流路径60的数目，而过多的翼肋有可能妨碍流体分配阀20的功能。

本发明包括一种上面说明的从容器10通过分配用截流装置40分配流体的方法。流体分配阀20可操作放置在管道44内，如上所述，使得圆顶外周边29与顶部固定器48接触。然后把底部固定器50卡入位置，与锁定突起46摩擦啮合以锁定流体分配阀20就位。然后把分配用截流装置40通过螺纹口12安装在容器10上，使得管道44与容器10的螺纹开口12相通。在本优选实施例中，分配用截流装置40通过螺纹与容器10啮合，如上所述。然而，熟悉本技术领域的人员显然可以设计出多种用于所需要的功能的连接机构。

在使用时，容器10充满要分配的流体，诸如水、各种味道的饮料、洗发液、或其它流体。在组装后，容器10可以倒过来而不致溢出流体。当把容器1 0倒置时，流体通过底部孔58接触内圆顶面24，但是流体分配阀20不允许流体通过。对容器10的微小的冲击(诸如原来可能使流体分配阀20泄漏的冲击力)仅使弹性圆顶区22部分塌陷，如图4和4A所示，但是不会破坏密封。

为驱动流体分配阀20，必须在容器10的内部和闭合体42外部之间有不同的压力。换句话说，如果吮吸闭合体42，则在闭合体42外部的压力低于容器10内的压力，流体将通过闭合体42的管道44通过。这在挤压容器10时也同样适用。然而，当用户挤压容器10时，容器10收缩的体积将在一段延长的时间内增加流体压向弹性圆顶区22的压力。不是仅仅引起弹性圆顶区22临时塌陷，而是维持的压力使圆顶区变形，通过至少一个翼肋34，破坏密封外周边32对管道44的密封关系。密封区30的变形示于图5和5A并如上所述，形成了多个分配流路径60，这样允许流体流过管道44和流出容器10。

一旦流体被分配，则容器10的弹性在容器10内建立部分真空。而且希望流体分配阀20允许空气回流到容器10。如上所述，在密封区30上的压力引起未由至少一个翼肋34支持的部分密封区30向内弯曲，从而建立多个通气路径62，如图6和6A所示。

重要的是认识到上述说明涉及流体分配阀20目前优选的实施例。可以使流体分配阀20容易地适应不同的截流装置而用于不同的容器或系统。流体分配阀20将用作调节任何流体的流动，无论是气体还是液体、无论是来自容器10还是在一个较大的系统之内，只要具有各种粘滞度的流体的压力可以相对于彼此操纵即可。熟悉本技术领域的人可以容易地使流体分配阀20适应不同的用途，这些备选用途应认为在本发明所要求的范围之内。

虽然参考了至少一个优选的实施例说明了本发明，但是熟悉本技术领域的人显然理解，本发明不限于此。相反，本发明的范围只应通过结合所附权利要求来解释。

Claims (13)

1.一种流体分配阀，用于控制通过一个管道的流体流动，该管道具有顶部固定器，底部固定器和管道内表面，所述流体分配阀包括：

弹性圆顶区，它具有内圆顶面，外圆顶面，和圆顶外周边，外圆顶面是凹陷的；

密封区，从圆顶外周边向外延伸以限定一个密封外周边，该密封外周边形状与管道内表面一致，当流体分配阀在操作中放置在顶部固定器和底部固定器之间时密封该管道；和

至少一个翼肋，它将所述密封区固定连接到所述圆顶区，使得所述圆顶区的变形通过该至少一个翼肋传递到所述密封区，从而使所述密封区的形状改变，使得所述密封区形状不再与管道内表面一致。

2.如权利要求1所述的流体分配阀，其中，所述密封区从所述圆顶外周边向外和向下延伸，使得作用在所述密封区的外密封面上的流体压力导致所述密封区在至少一个翼肋之间塌陷从而产生至少一个通气路径。

3.如权利要求1所述的流体分配阀，其中，所述至少一个翼肋包括三个围绕圆顶外周边等间隔放置的翼肋。

4.一种分配用截流装置，用于由一个容器限定的开口，以控制从该容器来的流体流动，所述分配用截流装置包括：

截流装置，它适合于安装在容器开口上面，该截流装置限定了与容器开口相通的管道，该管道具有底部固定器，顶部固定器和管道内表面，

流体分配阀，它具有弹性圆顶区和密封区，所述弹性圆顶区具有内圆顶面，外圆顶面和圆顶外周边；

所述流体分配阀适合于可操作地放置在所述顶部和底部固定器之间，所述底部固定器限定一个底部孔，其形状形成为引导流体从所述容器流到所述内圆顶面上，所述顶部固定器限定一个顶部孔，其形状形成为允许流体流出所述管道；

所述密封区从所述圆顶外周边向外延伸以限定密封外周边，使该密封外周边形状与所述管道内表面一致，并且当所述流体分配阀可操作地放置在所述顶部和底部固定器之间时，密封该管道；和

至少一个翼肋，它将所述密封区固定连接到所述圆顶区，使得当由流体对管道内表面施加的压力足够大而克服对所述管道外表面的压力和使所述圆顶区变形时，该变形通过所述至少一个翼肋传送到密封区，从而使密封区的形状改变，使得所述密封区的形状不再与所述管道内表面一致。

5.如权利要求4所述的分配用截流装置，其中，所述密封区从所述圆顶外周边向外和向下延伸，使得作用在所述密封区的外密封面上的流体压力导致所述密封区在至少一个翼肋之间塌陷从而产生至少一个通气路径。

6.如权利要求4所述的分配用截流装置，其中，所述至少一个翼肋包括三个围绕圆顶外周边等间隔放置的翼肋。

7.如权利要求4所述的分配用截流装置，其中，所述底部固定器是一个盘，它具有一个从该盘的顶面向上延伸并与其同轴对齐的的支持环，该支持环有多个缺口。

8.一种分配流体的方法，所述方法包括如下步骤：

提供具有开口的容器；

提供分配用截流装置，它具有一个闭合体，该闭合体限定了一个管道，所述管道具有底部固定器，顶部固定器和管道内表面，所述底部固定器限定了一底部孔，所述顶部固定器限定了一顶部孔；

提供流体分配阀，它具有弹性圆顶区和密封区，所述弹性圆顶区具有内圆顶面，外圆顶面和圆顶外周边，所述密封区从所述圆顶外周边向外延伸以限定密封外周边，所述流体分配阀另外还具有至少一个将所述密封区固定连接到所述圆顶区的翼肋；

把流体分配阀放置在所述顶部和底部固定器之间，使得所述内圆顶面邻近所述底部固定器，所述圆顶外周边邻近所述顶部固定器，所述密封外周边与所述管道内表面接触以密封管道；

将分配用截流装置安装到容器开口上面，使得所述管道与所述容器开口相通。

9.如权利要求8所述的方法，还包括如下步骤：

用流体充满所述容器；

倒置所述容器，使得流体通过底部孔接触所述内圆顶面，所述流体分配阀将管道密封；

挤压所述容器，从而压缩所述容器的体积并增加流体对内圆顶面的压力，引起所述弹性圆顶区变形，和通过所述至少一个翼肋中断密封外周边与管道的密封关系，从而允许流体通过所述管道流出所述容器。

10.如权利要求9所述的方法，还包括如下步骤：

减小容器中的压力，使在至少一个翼肋之间的密封区向内弯曲并产生多个通气路径。

11.如权利要求8所述的方法，其中，所述密封区从所述圆顶外周边向外和向下延伸，使得作用在所述密封区的外密封面上的流体压力导致所述密封区在至少一个翼肋之间塌陷从而产生至少一个通气路径。

12.如权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个翼肋包括三个围绕圆顶外周边等间隔放置的翼肋。

13.如权利要求8所述的方法，其中，所述底部固定器是一个盘，它具有从该盘的顶面向上延伸并与该盘同轴对齐的支持环，该支持环有多个缺口。

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