CN1355756A - 用于将预定剂量的添加剂引入封装液体中的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将液体或颗粒固体形式的添加剂材料(131)引入储存在第一容器(150)内的液体(40)中的装置。添加剂成分(131)相对于液体(40)单独储存在一根内浸管或导管(130)中。内浸管(130)是弹性中空管状件,并且在一端具有阀(300),其用于在内浸管(130)受到内压时打开,以使上述添加剂材料(131)从中通过。阀可以在内浸管和第一容器处于相等的压力时防止添加剂材料(131)渗入或滴入第一容器(150)内的液体(40)中,但能够在内浸管通过引入推进流体(116,516)而受压时,使得液体和可倾泻固体制品从内浸管(130)流入第一容器(150)内的液体(40)中。第二阀(520)可以用于防止添加剂材料(131)渗入或滴入作为受压推进流体(116,516)源头的第二容器(150)中。

Description

用于将预定剂量的添加剂引入封装液体中的装置
本发明涉及一种与容器一起使用的装置，其能够在容器打开时将一种液体或可倾泻固体形式的添加剂自动添加到容器内的液体中。具体地讲，本发明涉及一种安置在容器中的内浸管装置，该内浸管容纳着添加剂，并且在一端被阀封闭，在另一端连接着一个压力源，该压力源能够在容器打开时自动推动添加剂经过阀进入容器内的液体中。
在大量应用中，例如在人和动物用药品、农药以及其他更广泛的应用中，需要在液体可以使用之前将一种液体催化剂或试剂释放并混合到液体中。在其他应用中，例如在饮料业中，希望恰好在饮料被消费之前将某种成分添加到饮料中，例如用于引起颜色变化，或者产生一种在混合状态下储存时间有限的混合饮料。
英国专利申请No.9823578中公开了一种用于将一种成分引入第一液体中的装置，该装置包括保存着第一液体的第一容器，例如瓶子。该容器具有一个被可释放罩盖封闭的开口。容纳着受压推进流体的第二容器或容槽毗邻开口安置在第一容器的颈部中。一根内浸管或导管附着在容槽上，并且具有与容槽连通的第一端和向下延伸到第一容器内的第一液体中的第二端。内浸管中容纳着一种添加剂，在可释放罩盖释放而使推进流体从容槽进入导管中时，添加剂可以从内浸管排放到第一液体中。
内浸管的优选形式为圆形横截面的聚丙烯管，通常内径为5.8mm。这样的管每10mm的长度的内部容量为0.26ml，因此80mm长的管能够存放大约2ml的制品。容槽通常具有2ml的容量，并且容纳着压缩推进气体。
当容槽是由不渗透性材料如金属制成的时，推进气体所需的上部空间只是容槽总容积的一部分，而留下的剩余容槽容积和内浸管容积可以用于容纳制品。
然而，当容槽是由诸如塑料等具有长期渗透性的材料制成的时，则推进气体所需的上部空间必须最大化，而没有容槽容积可以用于容纳制品。制品必须全部保存在内浸管中。如果需要大体积的制品，则需要使用能够容纳更多制品的更大直径的内浸管，这样就需要在内浸管下端采用一个阀装置，以使制品不能滴入或渗入第一容器内的第一液体中。使用小直径的内浸管例如毛细管可以避免使用阀，但这样小直径的内浸管只能够容纳小量的制品。
同样，如果制品必须与第一容器内的第一液体完全隔离，则需要在内浸管下端采用一个阀装置，以使第一液体不能够因毛细作用而进入内浸管中。
因此，需要有一种内浸管装置，其具有一根容纳着添加剂并在一端被阀封闭的内浸管，从而在压力源推进添加剂经过阀从内浸管中排出时，阀容易打开。
根据本发明，提供了一种用于将添加剂材料引入第一液体中的装置，该装置包括：
用于保存第一液体的第一容器，其具有一个被可释放罩盖封闭的开口，
第二容器，其安置在第一容器中并且以高于大气压的压力容纳着推进流体，以及
一个筒形导管，其具有与第二容器连通的第一端和与第一容器连通的第二端；
其中，导管中容纳着一种添加剂材料，在可释放罩盖释放而使推进流体进入导管中时，添加剂能够从导管排放到第一液体中；
导管设有毗邻其第二端的第一阀，该第一阀用于在上述导管中的压力与上述液体中的压力平衡时，防止上述添加剂材料流入上述液体中，而且第一阀还用于在上述导管中的压力大于上述液体中的压力时，使上述添加剂材料能够流入上述液体中。
可以理解，液体可以是凝胶、乳剂或凝胶状材料。
在一个实施例中，第一容器可以是一个具有颈部的瓶子。第二容器可以是一个设在可释放罩盖底侧的容槽或类似物。导管可以在瓶子中的第一液体的液面下方延伸。或者，导管可以延伸到位于第一液体液面上方的第一容器壁附近的位置处，以避免液体发泡或者在液体中产生压力波动。
在另一个实施例中，第一容器可以是一个罐子。可释放罩盖可以是一个拉环式封盖或者其他公知的适合与罐子一起使用的罩盖。罐子可以具有一个圆柱形壁和两个端壁，罩盖设在一个端壁中。第二容器优选为附着在一个端壁的内表面上的容槽。或者，第二容器可以自由悬挂在罐子内的第一液体中。推进流体优选为气体。优选在以高于大气压的压力向罐子中充入第一液体之前将第二容器安置在罐子中。
第二阀可以毗邻导管的第一端设在导管中，第二阀用于防止上述添加剂材料流入上述第二容器中，而且第二阀还用于在上述导管中的压力低于上述第二容器中的压力时，使上述推进流体能够流入上述导管中。
在一个实施例中，导管包括一个弹性塑料制中空管状件，第一阀包括一个中空管状件的压扁端部，该压扁端部包括两个对置的壁，这两个壁通过塑料的弹性而保持彼此接触，并且用于在中空管状件受到内压时离开接触状态，从而使上述添加剂材料能够从中流过。
压扁端部优选通过向管状件施加热量而形成。优选使热量足以导致材料发生塑性变形，但又不足以导致对置壁彼此熔接。
两个对置壁可以是大致平面形的。或者，两个对置壁可以在横截面上是弓形的，第一个对置壁的外表面与第二个对置壁的内表面相接触。
压扁端部可以包括一个或多个横向折弯。或者，压扁端部可以绕着一根横向轴线弯曲或弯折。压扁端部可以绕着一根横向轴线卷绕。
管状件优选由塑料、最优选由聚丙烯或HDPE(高密度聚乙烯)制成。管状件优选具有圆形横截面。
在一个实施例中，第一阀包括一个插塞装置，其适用于在上述导管中的压力高于上述液体中的压力时从导管中排出。
第二阀也可以包括一个插塞装置，其适用于在上述导管中的压力高于上述液体中的压力时沿着导管推进，从而导致添加剂材料从导管中排出。
第一阀可以是任何适宜的阀装置，例如提升阀或类似阀。第二阀可以是任何适宜的阀装置，例如单向阀。
导管中可以容纳着多种添加剂，它们沿导管长度安置在不同位置上。添加剂优选为液体。然而，添加剂也可以以颗粒或粉末的形式提供，并且优选为可溶性的。添加剂可以是着色剂、调味剂、香味、药物成分、化学制品、营养品、溶解了气体的液体等。
下面参照附图描述根据本发明的装置的实例，在附图中：
图1(a)至1(e)是本发明的装置的第一个实施例的剖视图，其中容纳着推进流体的容器整体形成在瓶子顶盖中，图中分别显示了在拧入之前、拧入过程中、拧紧、释放过程中和完全拆下后的顶盖；
图2是图1(a)中的实施例的放大剖视图；
图3是本发明的内浸管和阀的第一个实施例处于封闭状态时的纵向剖示图；
图3a是图3中的阀沿线X-X所作的剖视图；
图4是本发明的内浸管和阀的第二个实施例处于封闭状态时的纵向剖示图；
图4a是图4中的阀沿线Y-Y所作的剖视图；
图5至7分别是本发明的内浸管和阀的第三、第四和第五个实施例处于封闭状态时的纵向剖示图；
图8是本发明的装置的第二个实施例的剖视图，其中保存着液体的第一容器是一个罐子。
图1(a)至1(e)中示出了一种装置，其用于在顶盖从瓶子上去除后利用储存在容槽或第二容器中的推进剂而将制品从内浸管发放到瓶子或第一容器中。容槽或第二容器与螺纹顶盖形成一体，之后螺纹顶盖被拧在瓶子或第一容器上，在第一容器的颈部中紧固着一个嵌块，嵌块带有一个刺破销针和一个内浸管。
图1(a)中示出了一个瓶子150，其具有一个紧固在瓶子颈部160中的嵌块100，如图2中详细显示。螺纹盖152在封闭瓶子150之前的状态被单独显示出来。盖子152带有内螺纹，用以啮合瓶子颈部160上的外螺纹。盖子具有一个整体模塑出来的圆柱形部分，用以形成内部容器111，该内部容器的上端被盖子152上的中凸部分112封闭，以抵抗内部容器中的内压，而内部容器的下端113是敞开的。一个圆周凹槽114设在内部容器111的下端113的外侧。
一个塑料套圈170包括一个形成了内腔的内圆柱壁172，内腔在其下端敞开，而在其上端被一个密封箔或薄膜180封闭。内圆柱壁172在其上端连接并密封在一个外圆柱壁174上，外圆柱壁的外径被选择，以便能够紧密地装配在内部容器111的内径中。外圆柱壁174的下端设有一个折回翻边176，该折回翻边带有一个圆周肋178，用于与内部容器111的外壁上的凹槽114协作。内壁172带有上下密封肋182、183，它们用于抵靠着刺破件104的外表面而形成一个耐压密封。
套圈170通过搭扣配合而紧固在内部容器111的下端113上，以便向容器提供出一个耐压罩盖。内部容器中以传统方式充入液体115和压缩气体116，以使内部容器处于内压作用下，从而导致密封箔180向外鼓出。
一个嵌块100通过任何适宜的措施紧固在瓶子150的颈部160中。嵌块100包括一个大致圆柱形的壳101，该壳在上端敞开，并且带有多个从下端伸出的腿190。壳上设有止动件191，它们咬合在瓶子颈部160的内侧，以使嵌块100不容易移出。壳的上端带有一个唇缘102，用于咬合瓶子颈部160中的凹座103，以防止嵌块被推入颈部中。
腿190在它们的下端连接着一个中空销针件104，该销针件在其上端具有一个小径孔部105，并在其下端具有一个大径孔部106。在腿之间带有开孔，用于在将液体从瓶子中倒出时使得液体能够在销针件104与瓶子侧面之间通过。腿和内置开孔的数量可以根据需要而设为二、三、四或更多个。
小径孔部105的壁中设有多个径向通道108，它们将销针104的中空内部与与壳101的内部连通。一个内浸管或导管130从中空刺破件104的底部延伸出来，并被一个塑料或弹簧钢锥形垫片109环绕着，该锥形垫片紧固在刺破件104上并且用作单向夹持件，以使导管130能够向上插入大径孔部106中，但被限制着不能沿向下方向移动。大径孔部106的内径等于内浸管130的外径。小径孔部105与大径孔部106之间的台阶可以防止内浸管30伸入小径孔部105中并堵塞径向开孔108。
在使用时，内部容器111被充入液体115和压缩气体116，这可以通过充填通常称作空气悬浮颗粒容器的压缩分配包装时所用的普通技术而完成。或者，内部容器111可以只填充压缩气体116，而液体115被省略。
图1(b)示出了盖子152拧在颈部160 上的情景。在将罩盖或盖子152施加到瓶150上时，内部容器111向下移动，而销针104进入由套圈170的内圆柱壁172形成的空间中。
当罩盖152被完全拧紧在瓶子150上后，内部容器111移至图1(c)所示位置，此时位于盖子152中的密封件154将紧密地密封住瓶子颈部160的顶部156。在这个动作发生后，销针104将刺破可刺破薄膜180，而且这个中空销针件将伸入内部容器111中。在这个位置，可以通过套圈170和销针件140而防止液体115和气体116泄漏，套圈和销针件彼此密封抵靠在一起，以防止液体115和气体116从容器111中泄漏出来。形成在套圈170的内圆柱壁172上的上密封肋182和下密封肋183同时密封抵靠在销针件104的外表面上。
内部容器111保持在图1(c)所示位置上，直至使用者将罩盖152从瓶子150上释放下来。在这个动作发生后，内部容器111将移至图1(d)所示位置。在这个位置，上密封肋182从销针件104上脱开，而下密封肋183仍在开孔108下方保持与销针件的外表面密封接触。这样就为受压液体115(或气体116)留下了排放通道，液体在销针件104与套圈170之间沿着箭头184、185、186的方向被压缩气体116从容器111中强制推出，并且通过径向通道108进入内浸管130中。之后，液体115或气体116流过内浸管130，以推动内浸管130中的浓缩液或添加剂131通过图1和2中示意显示的阀300进入容纳在瓶子150内的液体或其他物质中。在拆下罩盖152时，内部容器111和刺破了的套圈170被一起从瓶子中取出，如图1(e)所示，而嵌块100和内浸管130留在瓶子中。嵌块不会阻碍瓶中液体的倾泻，液体可以在嵌块100的支承腿190之间流过。
内浸管130通常是例如用于制造吸管或类似物的聚丙烯管，它可以具有不同的直径或长度，并且可以含有不同预定剂量的添加剂。然而，内浸管也可以是更大直径的塑料管，以保存大约10ml的添加剂材料。如果受压到四至五倍的大气压，则容槽111可以只有2.5mm的容积，从而随着罩盖152的释放，推进剂116的体积将膨胀四到五倍，以将所有的添加剂制品131从内浸管130中排出。
图3至7示出了设在内浸管130下端的阀300的五个不同实施例。在所有情况下，添加剂材料131均被内浸管的压扁端部保持在内浸管中，而不能从内浸管中排出，直至内浸管受压而导致压扁端部打开。压扁端部是通过向内浸管130的端部施加热量而形成的。热量足以导致材料发生塑性变形，但又不足以导致对置壁彼此熔接。
在图3所示的第一个实施例中，内浸管130的下端设有一个压扁的鸭嘴形端部201。这种结构要求有很高的内压才能将阀打开，这时因为内壁202的自然弹簧效应意味着它必须从外壁203上“砰的一声”打开。
在图4所示的第二个实施例中，内浸管130的下端带有一个简单的平面形压扁端部211。热效应意味着两个壁212、213在封闭位置上是处于平衡状态的。
在图5所示的第三个实施例中，压扁端部221被折回到其自身上，以提供出更牢固的封盖。需要利用高内压首先扩展压扁端部221的上部222，再导致折弯部分223伸直放出，最后下部224才可以扩张开。热效应意味着折弯部分223在折叠位置上是处于平衡状态的。
图6中的第四个实施例类似于图5中所示的实施例，只是这里的压扁端部231上设有三个折弯232。如需要，也可以设有两个、四个或更多的折弯。
在图7所示的第五个实施例中，压扁端部241被卷成一卷，在内压施加到内浸管130中后，这个卷将扩张开。
图8中示出了一个饮料罐500的局部图，该饮料罐具有一个圆柱形侧壁502、一个下端壁504和一个上端壁(未示出)，上端壁上设有一个传统的拉环式封盖(未示出)。在罐子500内部设有一个基本上不渗透的推进剂容器510，它可以是金属或塑料制成的，并紧固在端壁504的内表面上。推进剂容器510在其上侧具有一个单一的大开口512，并在下侧具有一个直径很小的泄漏孔518，该泄漏孔通常具有0.3mm或更小的直径。一根内浸管或导管130从开口512延伸出来，并被一个塑料或弹簧钢锥形垫片514环绕着，该锥形垫片紧固在刺破件容器510上并且用作单向夹持件，以使导管130能够插入开口512中，但被限制着不能从开口移开。也可以采用其他将内浸管130紧固到推进剂容器510上的方法，以取代垫片514。
在罐子500中充满了饮料540后，液态氮被添加到饮料540中，之后罐子500被密封并倒置。罐子上部空间中达到一个远高于大气压的平衡压力Pf。这在“小机械(widget)”技术领域中是一种公知的方法。在向罐子中充填饮料之前，未受压的推进剂容器510和容纳着添加剂制品131的内浸管均附着在罐子的底表面504上。在经过了几分钟的时间后，上部空间中的氮气经过泄漏孔518而缓慢地进入推进剂容器510中，直至推进剂容器内部达到高压，以使罐子和容器510内能够保持较高平衡压力Pf。之后，罐子可以被再次放置到正确的向上方位。在通过拉开拉环式封盖而打开罐子后，罐子中的饮料压力可以恢复到大气压Pa。作为推进剂容器510内部与罐子500内部的压差的结果，在这种情况下由氮气构成的处在压力Pf下的推进剂516会被强制流过开口512并沿着内浸管130流动，从而强制打开阀300，并且将浓缩液或添加剂材料131从内浸管130开始经过图8中示意性显示的阀300排放到容纳在罐子500中的饮料或其他物质中。由于泄漏孔518的尺寸很小，因此流经内浸管130的路径中的阻力小于流经泄漏孔518的路径中的阻力。
为了防止添加剂131进入推进剂容器510中，第二阀(未示出)可以毗邻开口512设在内浸管130的部位310中。这个第二阀可以是任何形式的单向阀。或者，可以将一个容易撕破的薄膜(未示出)设在推进剂容器的开口512处，一旦容器510中的压力大于外界，该薄膜就会立即被撕破。或者，可将一个在图8中以虚线外轮廓表示的插塞520，例如由甘油或某些惰性凝胶状材料构成的球，插入内浸管130的部位310中，以防止添加剂131进入推进剂容器510中。在打开罐子500后，插塞520会被来自推进剂516的压力推动着移过内浸管。
可以设想，内浸管阀结构还可以具有其他用途，而且本发明并不局限于将阀与图1(a)至1(e)和图8中所示的压力散发装置一起使用。
本发明可以用于香气、香料、药物(特别适用，因为可以获得精确的剂量)、化学制品、维生素等。内浸管中可以精确地填充到不同的位置，然后在填充瓶子时插入壳中。压缩空气或其他气体特别适合于用作粉末或颗粒固体的推进剂，这样不会因液体而导致颗粒固体粘着在内浸管的侧壁上。
本发明的内浸管阀是一种不昂贵的阀装置，其能够在内浸管和第一容器处于相同压力时防止内浸管中的制品渗入或滴入第一容器内的第一液体中，但能够在内浸管通过引入推进流体而受压时，使得液体和可倾泻固体制品能够从内浸管流入第一容器内的第一液体中。
在不脱离本发明的范围的前提下，可以采用各种修改和改进。

Claims (16)

1.一种用于将添加剂材料引入第一液体中的装置，该装置包括：
用于保存第一液体的第一容器，其具有一个被可释放罩盖封闭的开口，
第二容器，其安置在第一容器中并且以高于大气压的压力容纳着推进流体，以及
一个筒形导管，其具有与第二容器连通的第一端和与第一容器连通的第二端；
其中，导管中容纳着一种添加剂材料，在可释放罩盖释放而使推进流体进入导管中时，添加剂能够从导管排放到第一液体中；
导管设有毗邻其第二端的第一阀，该第一阀用于在上述导管中的压力与上述液体中的压力平衡时，防止上述添加剂材料流入上述液体中，而且第一阀还用于在上述导管中的压力大于上述液体中的压力时，使上述添加剂材料能够流入上述液体中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，液体是凝胶或凝胶状材料。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一容器是一个具有颈部的瓶子，第二容器设在可释放罩盖的底侧。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，导管在瓶子中的第一液体的液面下方延伸。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一容器是一个罐子，可释放罩盖是一个拉环式封盖。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，罐子具有一个圆柱形壁和两个端壁，第二容器附着在一个端壁的内表面上。
7.根据前面权利要求中任一所述的装置，其特征在于，第二阀毗邻导管的第一端设在导管中，第二阀用于防止上述添加剂材料流入上述第二容器中，而且第二阀还用于在上述导管中的压力低于上述第二容器中的压力时，使上述推进流体能够流入上述导管中。
8.根据前面权利要求中任一所述的装置，其特征在于，导管包括一个弹性塑料制中空管状件，第一阀包括一个中空管状件的压扁端部，该压扁端部包括两个对置的壁，这两个壁通过塑料的弹性而保持彼此接触，并且用于在中空管状件受到内压时离开接触状态，从而使上述添加剂材料能够从中流过。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，压扁端部是通过向管状件施加热量而形成的。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，两个对置壁是大致平面形的。
11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，两个对置壁在横截面上是弓形的，第一个对置壁的外表面与第二个对置壁的内表面相接触。
12.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，压扁端部包括一个或多个横向折弯。
13.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，压扁端部绕着一根横向轴线弯曲、弯折或卷绕。
14.根据权利要求1至7中任一所述的装置，其特征在于，第一阀包括一个插塞装置，其适用于在上述导管中的压力高于上述液体中的压力时从导管中排出。
15.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，第二阀包括一个插塞装置，其适用于在上述导管中的压力高于上述液体中的压力时沿着导管推进，从而导致添加剂材料从导管中排出。
16.根据权利要求1至7中任一所述的装置，其特征在于，第一阀包括一个提升阀或类似阀。
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