CN1604749A - 防止流体无意间从饮用容器中流出的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种防止液体无意间从饮用容器中流出的方法和装置通过这样被实现：将设有波纹管(4)的内管(29)固定在外管(1)中，并终止作为阀门(70，70’)的内管(29)的一端，由此使用者的吸力通过波纹管(4)提供压力差，使波纹管(4)用足以打开阀门的压力移动阀门(70，70’)。当吸力停止时，阀门(70，70’)关闭，并且甚至在饮用容器(61)中的液体被施加压力(P3)时，它仍保持关闭。

Description

防止流体无意间从饮用容器中流出的方法和装置
技术领域
本发明涉及被设置为能防止诸如袋、硬纸盒和瓶子等饮用容器无意外流液体的方法和装置。所述装置可形成为例如饮用吸管或饮用嘴，这样，在免除溢出的附加功能被需要的情况下，它可容易地替代通用的饮用吸管。液体的流动是由使用者提供的吸力启动和控制的。当吸力停止时，流动也停止了，接着阀门封锁所述通流，即使容器内部存在着过压。
背景技术
除了普通饮用吸管或饮用嘴以外，专利文献还披露了一些可有效防止液体从饮用容器中自由流出的专用装置。美国专利No.5.975.369和美国专利5.465.876提供了这种装置的例子。这些装置没有自动关闭机构，因此当使用者打开和关闭所述装置时必须执行机械运动。此外，具有自动关闭功能的装置是公知的，但是它们具有其它不足，例如对压力差的低耐力、相对较高的复杂性以及特殊设计容器的需要。美国专利No.5.607.073提供了这种装置的例子。此外，即使液体受压也能防止液体泄漏的装置是公知的。这在挪威专利No.137258中被描述了。这类装置为了关闭阀门而提高了液体的过压力，因此如果液体被加压，则该装置不适合从中吸水。上述所有装置的共同特征是它们提供相对高的生产成本，因此，所述装置对一次性用品市场将是不可利用的。
发明内容
本发明的目的是为解决所述现有技术中的不足。所述目的是通过本发明下面详细说明的特定特征获得的。
所述目的是通过以这样的方式形成饮用吸管或饮用嘴(下文简称外管)来实现的：即液体不能流出或被强迫流出饮用容器直到使用者提供吸力。
所述装置包括外管，所述外管从所述容器将液体输送至使用者，所述外管保护内管抵抗外部物理负荷，并且在使用者提供吸力时，所述外管同时为所述装置的相互运动的那些部分形成周围的固定物体。所述外管也可以具有这样的尖端：所述尖端具有足够的刚性以用来在适合的饮用容器上冲孔。
所述装置还包括内管，它设有用来连接至外管的连接装置。在纵向部分中，内管形成为柔性的波纹管。如果所述波纹管设有纵向螺旋图案，那么当所述吸力被提供时，增加的压力和旋转可能会出现。这种图案的设计是基于力的需要、对液体流动自由区域的需要、可得到的管子长度以及材料性质而进行选择的，因此在波纹管内部和外部之间的可接受压力差引起所述波纹管在长度和/或旋转上的变化。通过使所述图案深且窄，更有弹性的波纹管/螺旋波纹管被获得，但同时液体流动用的自由区域被减小了。螺旋图案33的螺距基本上确定了力和移动之间的传动比。大螺距提供大的力，小的移动；小螺距提供相反的情形。30至60度的螺距可同时提供适当的力和足够的移动。所述图案可以充分变化，并且不同旋转方向和图案可组合在同一个管中，以获得所需的功能。在一些情况下，只需要将所述移动离析成垂直移动。这可通过合并具有相反旋向图案的波纹管的两个或更多区域来实现，或利用设有环状凹陷的波纹管来实现。后一解决方案提供了很小的过剩力，但提供相对于波纹管整个长度的大的偏转。同样可以通过合并例如螺旋图案和具有至少一个环状凹陷的波纹管图案来分解旋转力，其中该波纹管部分吸收垂直运动，因为它的垂直刚度小，同时该波纹管部分有效地传递旋转力。所述运动被传到内管端部处的部分，其中所述内管设置用作阀，并且相对于外管移动以便打开和关闭。
例如，所述阀门机构可通过这样来制成：在波纹管以下将形成波纹管的所述管延续一段距离，并且利用它作为靠着外管进行密封的阀门头，在外管上设置一个或更多个通孔，其中以这种方式设置所述通孔，即阀门头关闭流体流，直到所述运动使它充分向上移置，以使外管中的孔不再被内管堵塞。
作为替换，所述阀门可通过在生产过程中预变形跟随波纹管的部分来形成，其中所述部分以这样的方式跟随波纹管：所述阀门通常关闭，并且从波纹管通过吸力传递的运动引起所述阀门的打开(见图9a，9b，10a和10b)。变形式阀门也必须在下端处连接至外管。
在一些情况下，变形阀门需要旋转和纵向两个运动以进行最优运作。接着需要以防止在连接点处的旋转、以及靠着外管的充分密封被维持的方式将内管的顶部和底部锁至外管。所述锁定可发生在分离的凹槽中，从而密封和锁定可被相互独立地最优化。此外，倾斜的辅助槽或漏斗型凹槽可设在一个或两部分上，用来在配合时调整阀门的扭曲。
制作阀门的另一方法是引入密封相同管端部的额外部分，其中由所述相同管形成波纹管，同时所述额外部分在功能上作为靠着内部阀门的阀门件的滑动密封件(见图12的例子)。
变形式或后一类型的阀门可自由地设置在容器中的液位之上或之下，因为它不需要从管子侧壁吸液体。此外，它可以不需要关闭管子的下端，以形成在一些情况下优选的功能阀门。
当不使用所述装置时，波纹管将经受在两侧上的相等的压力，并且没有力会引发波纹管的旋转和/或纵向变化。因此，即使在与所述阀门部分连接的饮用容器中形成过压，所述阀门部分也保持它的关闭位置。
在一些情况下，制成波纹管的管子被有利地在外部涂上一层与内部不同的塑料材料。例如，外部的塑料材料可以是聚丙烯，这样通过将管子焊接至可能成为饮用容器(例如袋)的一部分的外管上来固定所述管子。在其它情况下，在所述管子的内部相应使用更柔软型的塑料，从而可以实现更好的管变形密封。这些属性的组合也是适合的，从而所述管子可被焊接，并同时保持能确保充分密封的柔软内部。
在本发明的大多数实施例中，至少一个出口被方便地设置在外管中，以保证波纹管和外管之间的空间总是暴露在完全大气压下。相同的孔也可为使用者设置得十分小，以在打开和关闭时经历在所述机构响应时间上的一定延迟。这种改进可阻抑在使用时可能产生的任何振动。其它特殊改进也是适当的，例如在内外管之间形成一个或更多有形状的密封表面。此外，在一些实例中，所述波纹管有益地设有一个或多个更小的通孔，以从外管和波纹管之间的区域排放液体。
所述装置的另一个重要细节是空气入口，它可代替容器中消耗的液体体积，并且允许容器保持它的物理形状(硬纸盒、瓶子和类似的刚性容器)。前面提到的用于打开和关闭的时间延迟可允许空气进入容器，从而保证所述容器保持它的形状。另一个方法在于提供一个或多个单向阀门，使空气到达放置于容器内部的外管的一部分的外部。例如，在使用时保证所述装置不变松的一个或更多个倒钩被切成允许它们作为单向阀门进行操作的样式。作为替换地是，外管的尖端可被制成单向阀门，只在容器外部过压时打开。这些改进将在附图中被详细地解释。
当被使用或暴露于容器的过压中时，防止饮用吸管/饮用嘴变松的改进的连接机构是通过提供具有限位凸缘的外管来实现的，所述限位凸缘通过一个或多个关联的倒钩保证饮用吸管/饮用嘴的正确应用。此外，可以将外管制成帽盖的一部分，或在外管上设置螺纹或其它固定机构，从而它可被应用在具有标准化或特定连接器的瓶子或类似容器上。
当使用变形阀门时，将所有或部分内管装入饮用容器本身中是可能的，例如作为袋的部分(见图15)，或在单独的袋或刚性壳中，其中内管端部是这样一种延伸，即它们可被用作饮用吸管(见图16a、16b)。
在批量生产中，所述饮用吸管/饮用嘴以与现有饮用吸管/饮用嘴相同的方式被包装、处理和应用。
附图说明
在下文中，优选实施例的几个非限定性例子将被描述，它们被附图显示出来，其中：
图1显示了本发明所述装置的优选实施例，该装置具有设置在其上的饮用吸管；
图2显示了连接装置的一部分和相同装置的细节；
图3a显示了设置在其关闭位置中的优选阀门的部分；
图3b显示了设置在其打开位置中的相同阀门；
图4显示了本发明所述装置的另一个实施例；
图5、6、7和8显示了结合入所述装置中的波纹管的不同实施例；
图9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b显示了结合入所述装置中的阀门的不同实施例；
图13和图14显示了所述装置操作和方法的原理示意图；
图15、16a和16b显示了装置外管的可选择的实施例；以及
图17a和17b显示了装置外管的另一个实施例。
具体实施方式
图1显示了优选实施例，其中外管1设有内管29。所述管29部分形成为具有螺旋图案33的波纹管4。利用波纹管4，当管29内侧22上的压力P2变得小于管29外侧13上的压力P1时，管29可纵向缩小。在它的下端B处，管29以阀门头26终止，参看图3a。利用它的形状，在其他物体中阀门头26功能上作为靠着管1内侧21的密封件，而且与阀门开口36a、36b一起作为阀门70。
在它的关闭位置中，即使相关饮用容器内的液体压力P3超过大气压P1，所述阀门70也将被密封。
当装配外管1和其内管29时，在管29的上端A处的连接凹槽38将与外管1的互补型凹槽37接合。因此，管29被压力密封地连接至外管1的内部。在已经将所述部分一起装配在相互固定的位置中之后，凹槽37、38可以通过加热而被形成。
在外管1的下端处，管1被挤压在一起形成不漏水的刚性尖头35，用来刺破例如饮用容器。外管1也设有环39，其目的是稳定将端部35挤压在一起时所产生的折叠区域。此外，该装置设有保证正确应用的限位凸缘31和四个倒钩32a、32b、32c、32d，在受过压影响时它们防止所述装置受迫从容器中出来。在倒钩32a、32b、32c、32d中的一个中，裂口2被切出以形成单向的和连续的进入饮用容器61中的空气进口机构。外管1设置有出口20，它通过裂口2传送大气压力P1至管29的外侧13和饮用容器61的内侧。
另外，外管1形成有柔性接头30，使得包装时外管1的纵向部分5被折叠平行于外管1的剩余段。
图2显示了图1所示的被插入饮用容器61之后的装置的一部分。
图3a显示了与图1所示装置相似的装置的一部分，但具有阀门部分70，在其中阀门头26设有垫圈41a、41b和41c，它们保持阀门头26、外管1、以及外管1和内管29之间的压力区P1之间的适当密封。
图3b显示了与图3a相同的阀门，但处于打开位置。
图4显示了所述装置的另一个实施例，其中仅外管1的下端被插入容器61，并且其中在外管1形成为饮用嘴。所述波纹管4较短，并且阀门部分70已经被移动至更接近限位凸缘31和倒钩32a、32b、32c、32d。另外，所述阀门与图3所示的阀门结构相同。
图5显示了从横截面上看最初具有椭圆外形71的螺旋波纹管4。当内侧22上的压力相对于外侧13上的压力降低时，椭圆外形71被压缩，从而改变了波纹管4的形状、长度和扭转角，这些均归因于它的图案33。
图6显示了另一个螺旋波纹管4，从横截面上看，它有两个球状外形72a和72b，它们形成了图案33的基础。
图7显示了另一个螺旋波纹管4，从横截面上看，它有圆形外形73，所述圆形外形73被延伸入所述管77的两个沿直径方向设置的V型凹槽75a、75b断开。
图8显示了另一个螺旋波纹管4，从横截面上看，它有圆形外形73，所述圆形外形73被从所述管77向外延伸的两个沿直径方向设置的V型凹槽76a、76b断开。
图9a显示了图1所示的装置的一部分，但设有另一类型的阀门70’。这种变形阀门70’通过响应在生产过程中被折叠和皱起的预型条纹44a、44b、44c、44d、接着通过将凹槽46锁定在外部帽盖的相对凹槽45中而进行操作。这里，凹槽45和46被制造成有些微波状，以避免外管1的凹槽和内管29的凹槽之间的相对旋转。波纹管4的旋转和收缩使得阀门70’打开。当负压力消失时，波纹管4的刚度将保证阀门70’向相反方向旋转，并且阀门70’被再一次压回入它的关闭位置。箭头指示了流动的方向。
图9b显示了与图9a所示装置相同的装置，但处于关闭的位置。
与图9所示装置相类似，图10a显示了变形阀门，但其中在使用者向波纹管4供应负压力时，仅波纹管4的垂直运动被用来打开压缩区域80a和80b。内管29的下部被焊接、熔合或胶合至外管1其在表面45’和46’处。
图10b显示了图10a所示的装置，但是处于打开状态。箭头指示了向下游的流动方向。
图11a显示了图1所示的装置的一部分，但设有另一个类型的阀门。这里，螺旋波纹管4引起的纵向缩短和旋转用来利用使用者提供的尽可能低的最低吸力实现完全打开。阀门头26的端部47被倾斜切开，这样与仅利用阀门头26的垂直运动的阀门相比，旋转将导致实际开口的增大。
图11b显示了图11a所示的装置，但处于打开的状态。箭头指示流动方向。
图12a显示了图1所示装置的一部分，但设有另一类型的阀门。这里，阀门头26具有缩小的直径以容纳被装配的阀门对应部分50，它具有用来允许液体向上流动至阀门头26的直通通道51。此外，阀门对应部分50设有靠着阀门头26密封的密封面52。凹槽55和56在适当的位置处阀门部分50锁定在外管1中。
图12b显示图12a所示的装置，但是处于打开的状态。箭头指示了液体的向下游的流动。
图13显示了与所述方法对应的原理图，其中波纹管的外侧13(大气压力，P1)和波纹管的内侧22(吸力产生的负压力，P2)之间的压力差引起相对于外管1的运动。该运动被用来打开阀门70，否则阀门70将保持关闭，甚至在相关容器61中的过压P3下。在其他条件下，当使用者挤压饮用容器61时，或如果饮用容器61被留在其液位高于所述装置的液位的水平位置，则过压P3可升高。
图14显示了图13的一部分，其中阀门70处于它的打开状态。
图15显示了本装置的另一个实施例。这里，饮用容器61是袋。例子中使用的阀门类型大致上类似图10a和10b中的阀门。波纹管4是管95形成的真空，它通过焊接或胶合固定在袋的表面94a和94b处。袋的剩余部分被沿着边缘93焊接或胶合在一起。膜(membrane)4和阀门70’以相同的方式装入容器61的隔离部分。所述装置设有出口20，引导空气进入波纹管4，从而提供大气压力至波纹管4的外部13。为了使集成的内管29的顶部免受灰尘和细菌，所述袋61设有保护部分92，在使用前所述保护部分92被拔掉。
图16a显示了本发明的选择性实施例，在其中外管1是由真空形成的塑料薄片组成的，接着沿整个表面93被固定地焊接或胶合在一起，并且被固定地焊接或胶合至管29的表面94a和94b。外壳围绕、固定和保护波纹管4和阀门70’。管29在倾斜切割的边缘96中终止以方便内管29插入饮用容器61。这里，变形阀门70’以关闭的状态显示。
图16b显示了图16a的实施例，但处于打开的状态。箭头指示液体的流动方向。
图17a显示了与本发明相应的装置的另一个选择性实施例，其中外管1形成为帽盖。波纹管4和阀门座53是相对应的类型，并提供与图12a和12b显示的装置相同的功能。为了保证充足的空气供应至容器61，帽盖1设有允许空气连续进入的装置，所述装置包括一个或更多个凹槽100a、100b以及具有内圆形开口104的垫圈101，在垫圈内部106的压力等于或高于垫圈外部105上的压力时，内圆形开口104提供靠着内圆形表面102的密封。垫圈101也作为普通的垫圈，用来在帽盖1和容器61之间进行密封。当容器61的压力(它也作用在内垫圈表面106上)低于大气压(它也作用在外垫圈表面105上)时，垫圈101将向下伸缩，导致表面102和104不能相互密封。在使用者吸取容纳物时，周围空气将被允许进入容器61中，从而避免吸取停止，以让空气进入容器61。箭头显示了液体流动方向和空气通过凹槽100a的进入。
图17b显示了图17a的装置，但从上面看。

Claims (15)

1.一种防止流体无意间从饮用容器中流出的方法，其特征在于：内管(29)设有图案(33)，所述图案(33)允许所述内管(29)在内部负压力(P2)供应时改变它的形状，所述内管(29)以阀门头(26)终止，所述内管(29)在一端(A)固定至外帽盖(1)，内管(29)的另一端被用作阀门头(26)，它阻塞外管(1)的至少一个开口(36)，直到使用者提供充足的负压力(P2)。
2.一种防止流体无意间从饮用容器中流出的方法，其特征在于：内管(29)设有图案(33)，所述图案允许所述内管(29)在内部负压力(P2)供应时改变它的形状，所述内管(29)以变形阀门(70’)终止，所述内管(29)在两端(A和B)处固定至外帽盖(1)，变形阀门(70’)保持关闭(9b，10a)，直到使用者提供充足的负压力(P2)。
3.一种防止流体无意间从饮用容器(61)中流出的装置，该装置包括外管(1)和内管(29)，并且所述装置被提供给饮用容器(61)，其特征在于：内管(29)的一个端部被固接在外管(1)上，其中内管(29)相对外管(1)被设置成可移动的，其中内管(29)在它的可移动区域内设有至少一个阀门头(26)，然而外管(1)设有至少一个开(36a，36b)，其中至少一个阀门头(26)相对所述开口(36a，36b)的移动打开或关闭来自饮用容器(61)的流体的通流，所述内管(29)中的负压力打开使液体通流，否则内管(29)对通流是关闭的。
4.一种防止流体无意间从饮用容器(61)中流出的装置，该装置包括外管(1)和内管(29)，并且所述装置被提供给饮用容器(61)，其特征在于：内管(29)的两端部被固接在外管(1)上，其中内管(29)相对外管(1)被设置成可移动的，其中内管(29)在它的可移动区域内设有至少一个变形阀门(70’)，其中波纹管(4)的自由端相对于所述阀门(70’)的被固定端的移动打开或关闭来自饮用容器(61)的液体的通流，所述内管(29)中的负压力打开变形阀门(70’)使液体通流，否则所述变形阀门(70’)对通流是关闭的。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述阀门(70’)利用波纹管(4)的轴向和旋转两个运动。
6.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于：所述外管(1)设有至少一个倒钩(32)。
7.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于：所述外管(1)设有至少一个孔(20)，所述孔在液体(60)的消耗过程中允许空气进入饮用容器(61)。
8.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于：所述外管(1)形成帽盖的一部分，或设有螺纹(11)或用来与饮用容器(61)连接的其它固定装置。
9.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于：所述波纹管(4)具有形成在内管(29)中的至少一类凹陷(33)，并且至少一个凹陷(33)形成螺旋状，它具有至少旋转方向和至少一个螺距。
10.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于：所述外管(1)是由饮用容器(61)的一部分形成的。
11.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于：在使用该装置后，所述至少一个阀门(70，70’)位于饮用容器(61)的内部。
12.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于：在外侧(13)热焊接至其它表面之前，所述内管(29)被涂上至少一层塑料材料外层。
13.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述外管(1)是由连至其自身上或相互之间连接、以及连接至所述内管(29)上的塑料薄片形成的。
14.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述内管(29)被涂上至少一层塑料材料内层，以保持变形阀门(70’)的适当密封。
15.一种用来提供空气至饮用容器(61)的连续进口的装置，该装置包括设有密封表面(102)的外管(1)和至少一个供空气流动的凹槽(100)，以及具有孔(104)的垫圈(101)，其特征在于：至少一个凹槽(100)被设置在外管(1)的表面中以靠着垫圈(101)进行，由此空气可从外管(1)的外侧被吸取，所述空气可被向前带至密封表面(102)，因此允许外压力(P1)向垫圈外部(105)施加压力，这从而打开了阀门区域(102、104)，以在容器(61)中存在充足的负压力时，通过至少一个凹槽(100)从所述装置外部吸入空气。
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