CN1668526A - 定量分配系统 - Google Patents

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Abstract

在将一种合成物的成分定量分配到其容器中存在实际困难，诸如在充填线上将个人护理产品定量分配到手持分配器中，这是部分地由于操作时间短而导致的。可通过使用一种定量分配设备来改善或者解决该问题，在所述设备中，计量泵(4)通过位于接收装料的容器(9)上方的定量分配喷嘴(5)供给可流动的材料(2)，诸如液体，所述喷嘴具有多个独立的喷口(7)，这些喷口相互间隔以防止它们各股流融合并且喷口充分延伸到其支撑件下方以防止来自于相邻喷口的液滴融合。

Description

定量分配系统
技术领域
本发明涉及定量分配系统，更具体地说，本发明涉及用于向容器中定量分配液体的系统。
背景技术
本发明尤其适用于包括一定量的被定量分配到手持容器中的流体合成物的产品的制造商。在未规定的情况下，所述容器中的合成物的总体积通常在5ml和1000ml之间，尽管取决于流行情况，也可考虑更大或更小体积的容器。所述产品中的流体合成物通常包含诸如趋于赋予所述成分所需特征的添加剂等一种或多种液体成分。许多所述成分或添加剂中的每种通常都表现为总合成物的较小比例，但是出于许多原因，最好可精确地将其定量分配到所述合成物中。一些原因直接涉及所述成分或添加剂的性质，诸如产品质量的差异；例如如果添加剂是香料或者是香料成分的话，错误的剂量将改变所闻到的产品味道。其它原因可具有普遍的适用性；例如许多添加剂是较昂贵的，因此即使所添加的添加剂的量少量增加也可能无意地增加所述产品的总成本。本发明特别适用于将成分或只是少部分合成物定量分配到容器中。
在制造商填充容器或将一种或多种成分加入到其中的一个传统方法中，容器被输送到填充工位，并且在填充工位停留足够长的时间以填满，之后将其移开以使其经历后续操作，诸如给所述容器加盖或密封所述容器。填充管线的最大速度受可具有以下所述后果的最慢操作的速度的支配。
先前已描述了用于在压力下通过分配头中的喷嘴将流体合成物或其成分输送到容器中或输送到容器的内容物上的设备。因此，例如，GB 2019813描述了一种用于通过可结合在一个单元中的略微会聚的两个分配器头分部地制备饮料的方法和装置。GB 2094758描述了关于饮料的设备，其中两个或可能多个喷嘴以锐角直接将水流引入杯子中以有助于固体材料(例如咖啡或汤)的溶解。GB 1481894描述了用于通过分配头中的多个喷嘴将糖浆分配到冰淇淋基质上的设备。EP0216199描述了具有可变模式的多孔喷嘴系统，所述可变模式可通过可独立振动的圆柱形凸轮实现，每个圆柱形凸轮都支承在针形阀的凸轮表面上以便于启动或关闭所述阀。
一种用于制造包含流体合成物的产品的方法为，在桶中制备大批量包含其所有成分的合成物而后将所述合成物的计量剂量从所述大桶中抽到选定的容器中。由于其操作较简单，因此这是具有普遍用途的系统。将大量流体混合以获得合理的均匀性和剂量精确性是较为容易的。这样一种规模是指即使较小比例的合成物也可被相当精确地添加。例如，对于10吨的规模，重量的0.1％为10kg，这可被快速地称重达到好于1％的精确度。
然而，随着消费者的习惯和制造商的操作需求改变，批量制造系统的操作不太灵活并且包括许多应用方面的缺点。任何一种产品中存在较大的差异的趋势增大，诸如提供给消费者的不同香味产品以满足他们个人喜好的量的变化。其次，存在制造商在较小数量的制造地点集中生产的趋势。这些趋势意味着，在同一桶中制造的连续批量将具有相同的成分的可能性减小。当连续批量的成分不同时，需要清洁桶和供给到充填工位的管线以表面两种成分之间的交叉污染。这可导致批量生产之间的较长的停工时间，其次存在附着在桶壁和供给管线中的第一种成分的损失。这些因素增加制造商的平均有效生产成本。
因此，本发明人已经研究了如何减少或者避开批量制造中的上述问题。在一种取代方法中，本发明人试图将合成物的液体成分直接引入到最终的容器中。但是，这带来了多个问题或者困难。首先，由于被引入容器中的合成物的量与批量大小相比是较小的，因此与整个批量相比，定量分配各个成分特别是容器中的添加剂的精确重量是很大的问题。第二，通过充填线上的充填工位最容易实现容器中的直接定量分配。线的速度表示窗的长度，同时在可执行该成分的添加过程中容器在充填工位的下方。通常，这是较短的时间，通常以几分之一秒来测量。尽管可通过以基本上与线的速度相同的速度移动充填工位来拓宽窗以在较长的时间内使它们保持对准，但这本身会使机器复杂化，使其更昂贵并且带来机械停机的额外的危险。
一种定量分配测定量的液体成分的方法包括使用精确计量泵。这样的泵可用于其中所选择的液体成分的计量剂量作为液流通过喷嘴在压力下被排出到相对于喷嘴保持适合取向的容器中的系统中。这些泵比较容易得到，但它们的使用受到它们具有较长的响应时间的制约。需要包括用于在定量分配工位检测容器情况的检测机构以在定量分配和输送操作不同步的情况下特别是较快的线的速度和相应的定量分配时间较短的情况下避免液体成分的浪费排出。这样，泵的短响应时间可对线的速度带来很大的限制。通常，定量分配循环的速度由其最慢的组成元素支配。特别是对于定量分配罐，诸如气溶胶罐，基于这样的剂量泵的罐内定量分配系统的使用可能使充填线减慢到这样一种较大的程度，即，这样一种系统的使用不可能在商业上得到赞同。该寻求保持寻找一种能够使这样的精确计量泵被使用的装置。
在进行本发明的研究中，本发明人提出了对该定量分配系统的几种变型，包括：提高通过喷嘴排出流体的压力；加宽喷嘴的直径和将网插入到喷嘴内。将液体的压力增大到补偿计量泵的慢响应时间所需的程度可将液体的线速度增大到这样一个程度，即，当液体遭遇被定量分配到其中的容器的底部和/或侧部时可被分解成液滴，从而大大增加了不定量的液体逸出的危险。这制约了利用精确计量泵可达到的优点。
第二种可能的变型包括加宽喷嘴，表面上这是有吸引力的，这是由于这可加宽液流的直径，从而在不大大增加液流的线速度的情况下提供较大的流量。遗憾的是，这也被发现会导致定量分配液体的精度的降低。导致不精确的两个原因被确定，尽管可能有其它的因素。首先，较宽喷嘴的使用改变液流的整体形状，在控制阀关闭后产生较长的拖尾。在拖尾中，液流的直径已经变窄以致于体积流量与当阀打开时相比大大减小。第二，较宽的喷嘴遭遇液体内的气泡夹带并且在控制阀关闭后显著连续的来自于喷嘴端头的潜在滴流形成。在改善该问题的一种尝试中，本发明人在加宽的喷嘴内插入网，但没有解决该问题，在某些方面该网甚至使得该问题变得更糟糕。该网实际上增大拖尾。因此，对于如何调节计量泵使其具有长的响应时间来说仍然存在问题。
应该认识到，上述任何一个专利文件中都没有构思到或者解决这样一个问题。
本发明的一个目的在于，提供一种能够克服或者改善上述一个或者多个问题的用于改善液体成分在容器内定量分配的方法和设备。
本发明的某些优选实施例的另一个目的在于，在高速充填线上改善分配容器中的少量液体的定量分配。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于将一定剂量的液体成分引入到具有开口嘴部的容器中的方法，该方法包括下列步骤：
将容器输送到定量分配工位；
使容器保持在定量分配工位内同时将剂量引入到容器，接着输送该容器使其离开定量分配工位，
所述工位包括：
用于容器的保持装置；
位于保持装置上方的定量分配头，所述定量分配头装有取向成向下朝向容器嘴部的定量分配喷嘴；
能够在预定的时间内使喷嘴与容器的嘴部对准的保持装置；
用于使液体成分终止于喷嘴中的进入管线；以及
安装在进入管线内的计量泵；
当容器被保持在定量分配工位时启动计量泵，从而在预定的时间内通过充填喷嘴将液体成分以流体流形式排出；
在该方法中，所使用的喷嘴采用从支撑件悬伸的单个喷口的组件的形式，每一个喷口与相邻的喷口分隔以使通过相邻的各个喷口排出的液流不融合在一起，每一个独立的喷口在支撑件下方延伸一定深度以阻止或者防止由于相邻喷嘴头端之间的液体融合而形成液滴。
根据本发明的第二方面，提供一种用于将预定体积的液体成分引入到具有开口嘴部的容器中的设备，所述设备包括：
位于输送装置上方的定量分配工位，所述输送装置用于将容器接连地输送到定量分配工位接着使其离开该工位，所述工位包括：
用于容器的保持装置；
位于保持装置上方的定量分配头，所述定量分配头装有取向成向下朝向容器嘴部的定量分配喷嘴；
能够在预定的时间内使喷嘴与容器的嘴部对准的保持装置；
用于使液体成分终止于喷嘴中的进入管线；以及
安装在进入管线内的计量泵，
用于当容器被保持在定量分配工位时启动计量泵的控制装置，
用于将液体以流体流的形式通过定量分配喷嘴排出的装置，其中所使用的喷嘴采用从支撑件悬伸的单个喷口的组件的形式，每一个喷口与相邻的喷口分隔以使通过相邻的各个喷口排出的液流不融合在一起，每一个独立的喷口在支撑件下方延伸一定深度以阻止或者防止由于相邻喷嘴头端之间的液体融合而形成液滴。
通过使用多个这样的喷口，即每一个喷口在支撑件下方延伸一定深度以便不会因融合而在它们之间形成液滴，并且这些喷口之间保持一定的间隔以使各股液流不融合，能够在不遭遇液流具有延伸的拖尾的缺点以及不增加使用一个横截面积与多股液流的总横截面积相同的喷嘴引起滴液的危险的情况下使用精确计量泵。如果多个喷口之间的间隔很近，它们会融合，从而再次产生单个液流并且重新产生延伸的拖尾。如果各个喷口没有明显延伸到支撑件的下方，例如每一个出口终止于一个平表面中，那么在每一个喷口端的小液滴附着在出口之间的支撑件的表面上的危险大大增加，从而能够形成较大的液滴，并且相应地，由于其增加的重量而使得液滴脱离喷嘴的危险大大增加。
尽管本发明特别适用于将少量液体引入到容器中，例如个人护理产品的分配容器，并且能够在容器内配好合成物，但应该理解的是，该技术也可用于引入计量的构成最终合成物的大部分的液体成分。尽管本发明特别适于将用于分配和销售的合成物的成分引入到已经将合成物引入到其中的容器中，但应该理解的是，本发明也适于在分析程序中使用，在分析程序中需要将精确计量的分析试剂和/或试样引入到可在其中进行后续分析的腔中。
本发明及其优选实施例的详细描述
本发明涉及用于精确地定量分配液体的设备和方法，特别是将少量的液体精确地定量分配到容器中以最终销售或者进一步处理。该容器通常被握在手中。特别是，该容器通常具有较窄的嘴，如下面详细描述的，通过容器的嘴来充填容器。主要构成包括精确计量泵和具有多个喷口的喷嘴，所述喷口是间隔的以防止来自于每一个喷口的各股液流融合并且特别具有用于阻止或者防止液滴融合的支撑件。
这里特别将参照用于最终销售的合成物的制造来对本发明进行描述。本发明适于将添加剂引入到容器中以与包含该合成物的其余成分的主要组分(在某些情况下也可被称为主配料)混合。这样，能够制造和/或储存由从一批到下一批都是相同的任何特定合成物的较大部分构成的批料，避免在批料生产之间清洁制造或储放桶所需的产品和停工时间的损失。通过引入从各个储放容器抽取的不同添加剂可容易地获得变型，甚至可是该添加剂被分配到合成物制造商的容器。还能够实现主要配料的连续或者半连续制造方法，这是由于本发明提高了改变不同添加剂的添加的能力。
本发明适用的添加剂或者其它液体成分的范围是任何可泵送的液体。添加剂本身在通常条件下可是液体或者通过在适合的溶剂或者载体流体中的溶解或者扩散形成的液体。通常，成分可是液体或者在环境温度下流化，但如果需要在高温下，例如高达100℃成为液体的材料的话，本发明也是适用的。液体成分的选择将根据合成物的性质或者用途而变化。这样的液体成分可从非排他的列表中选择，非排他的列表包括：
液体研磨剂；酸化剂、止痛剂、抗痤疮剂、结块或者抗结块剂、防龋剂、去头屑剂、抗发泡或者发泡剂、抗真菌剂或者杀真菌剂、抗微生物剂或杀微生物剂、抗氧化剂、抗排汗剂、抗静电剂、碱化剂、缓冲剂、液体充填剂或稀释剂、螯合剂、着色剂或染料、防腐剂、化妆品添加剂、变性剂、除臭剂、或者脱毛剂、麻醉剂、乳化剂、乳化稳定剂、外用止痛剂、薄膜形成剂、调味品、芳香剂、着色剂、调节剂、定色剂、卷发或者直发剂或者脱色剂、头发生长促进剂、保湿剂或者增湿剂、溶解剂、指甲调节剂、中和剂、乳浊剂、口腔护理剂、口腔健康护理药品、氧化剂、PH值调节剂、药物活性成分、增塑剂、保存剂、预防剂、还原剂、皮肤增白剂、皮肤调节剂、皮肤保护剂、滑动调节剂、溶剂或者载体流体、遮光剂，包括水溶物、稳定剂、悬浮剂、治疗药物、紫外线吸收剂、粘度控制剂或者改性剂。在本发明用于分析的情况下，液体成分可包括其本身的试样或者需要以固定体积比引入到试样中的试剂或者稀释剂。
在没有特别指明的情况下，本发明适于个人护理产品的制造过程中使用，个人护理产品包括化妆品和药品，诸如除臭剂或者抗排汗剂产品、身体喷雾剂、口腔护理产品、护法产品、药剂、护肤品，包括增湿剂、抗老化和遮光产品、治疗剂产品，包括局部涂抹的止痛剂和喷到口腔中的治疗剂。本发明也可用于将液体成分引入到流体家用或者工业产品中，诸如杀虫剂、洁净剂、特别用于织物洗涤或者硬表面洁净或者消毒的清洁剂配方，实际上用于包含从上述列表中给出的香料、保存剂或者为微量添加剂的任何流体产品。在该产品中的合成物的最终形式通常是流体，也就是说在正常条件下流动。它可是一种液体或者可处于与诸如流化碳氢化合物或者压缩空气、氮气或者惰性气体的推进剂混合的状态。
根据本发明添加剂或者其它液体成分可被引入其中的容器可具有挠性或者非挠性壁并且可包括瓶、坛、罐或者筒、分配器、小瓶、安瓿、袋、小袋、试样室或者其它用于液体的容器，只要它具有尺寸适于允许液体成分流通过其的开放嘴部即可。
在操作本发明时，在计量泵的控制下液体成分从其供给罐被抽取。计量泵最好包括陶瓷计量泵，其中陶瓷活塞在陶瓷块内的圆筒形腔室内滑动。最好，腔室的入口和出口相互之间大大偏离并且活塞具有从其内表面向下部分延伸的宽度与入口和出口的直径类似的螺旋沟槽，在分配循环中活塞转动，从而当活塞在增大腔室体积的第一半程中向下移动时，活塞关闭出口并且露出入口，对于第一半程的一部分，沟槽与入口对准，而当活塞向上移动时，入口被活塞关闭并且露出出口，对于第二半程的一部分，沟槽与出口对准。被泵分配的流体体积与可由使用者调节的活塞的行程成比例以改变在每一个行程处分配的流体体积。
通常，结合将被定量分配到容器中的成分的体积来选择计量泵的容量，以使其可被一个循环定量分配，即，具有一个行程。当一个循环完成时，泵被重新设定以启动，从而将另外一些流体成分定量分配到下一个容器中。但是，对于定量分配较大的量，通过对泵的适合控制使得多个泵的循环可被使用，例如通过使用在对应于所需数量循环的可预先设定的时间内允许可预先设定数量的循环或者操作的控制机构。尽管已经关于单头泵描述了所述泵，但是应该理解的是，作为一种选择，双头泵也可被使用以泵送同一成分的两倍体积或者同时将两种不同的成分泵送到同一容器中，但在不同的成分被同时定量分配的情况下，它们可在定量分配喷嘴的上游的定量分配头中混合或者并排使用两个喷嘴，总尺寸最好与上面描述的用于单个喷嘴的容器的嘴部的尺寸相对应。
可在单个定时器的控制下启动计量泵。最简单地，定时器可不仅控制泵分配液体成分的时间，而且还可控制启动泵的时间。在这样的操作中，操作者不仅预先设定在每一个循环中泵操作的时间长短，而且还提供泵在不操作时的时间间隔，间隔的大小通常由确定循环时间的线的速度限定，从而剩余循环时间小于操作时间。泵操作的持续时间限定液体成分被定量分配到容器中的多少。
但是，最好泵的启动的定时作为检验被补充或者在优选实施例中被传感器控制，所述传感器识别液体将被定量分配到其中的容器位于定量分配工位处的时刻。在没有这样一个传感器的情况下，存在容器相对于定量分配工位的定位和移位可停止以与通过喷嘴排出液体适当同步导致容器线的充填失败的危险。传感器可包括任何数量不同类型的传感器，诸如保持装置上的压力传感器或者在保持装置后面输送装置下方的压力垫，或者红外线或者光束被容器中断或者声信号被反射的传感器。实际上，最好使用光束或者类似辐射的传感器，这是因为其敏感性和响应速度。
计量泵通常在每一个定量分配循环中的操作3至1000毫秒的时间。较短的定量分配时间可对应于单个泵循环，通常在3至15毫秒之间，而较长的定量分配时间可对应于多个泵循环定量分配。但是，对于许多计量泵，特别是上述优选的陶瓷计量泵，泵对于启动信号的响应时间在75和120秒之间。
当容器可保持在定量分配工位的时间很大程度上受到充填线操作的速度控制。通常，这是能够以尽可能快的速度操作充填线的实际和商业优点，这是由于它减少每单位的资本成本和每单位的总处理成本。但是，当线的速度增大时，接着用于将任何特定的成分定量分配到每一个容器中的窗口成比例地减少。
尽管在定量分配工位处于制造商的判断的时间，在根据本发明的操作中，这样的时间通常不大于5秒，尽管这也是可以。本发明特别适于很短的定量分配工位时间，诸如高达1秒的停留时间，通常高达500毫秒，从而能够使得填充线快速操作。在定量分配工位的最小时间实际上通常在很大程度上受到三个动作的各个时间的合计确定的，即在定量分配工位检测容器情况以及使泵开始泵送的初始时间，第二，成分被定量分配到容器中的时间；第三，最好使得任何剩余的液滴从喷嘴滴到容器中的定量分配后的安全时间。通常，需要至少20毫秒检测容器的情况和启动泵，对于至少一些泵，需要40至80毫秒。实际定量分配时间通常至少为3毫秒。定量分配后的时间最好至少为5毫秒，并且在许多情况下在15至100毫秒之间，诸如45至75毫秒。因此，常规的最小定量分配工位时间通常至少为40毫秒，并且对于许多泵至少为60毫秒，有时对其它泵至少为100毫秒。
在许多情况下，本发明方法所用的定量分配工位时间至少为80毫秒，对于一些情况，优选时间在120至300毫秒。但是，应该理解的是，当需要将少量液体成分定量分配到每一个容器(诸如每个容器中被定量分配0.1至2毫升)中时可使用这样一个优选的时间。高达1秒的停留时间可容易地调节每一个容器大约10毫升的液体定量分配。当被定量分配到每一个容器的液体量较大时，因此专用于检测和定量分配后的定量分配工位时间的比例减小。
本发明特别适用于在高速充填线上将总合成物的一种成分或者一小部分定量分配到小容器中，通常为分配容器，特别是具有小嘴的容器。
本发明特别适于带有少量液体的定量分配容器，诸如每一个容器具有0.1和0.2毫升，当停留时间被以快的充填线速度操作的需要限制到120至500毫秒时。
定量分配喷嘴具有多个喷口，每一个喷口最好具有横截面为圆形的孔以产生圆柱形流，可至少开始和/或最后为锥形。与喷嘴的总直径相结合，在每一个喷口中的孔的直径和喷口的数量在制造商的判断下是可变的，制造商通常考虑待定量分配的液体成分的体积，特别是容器的嘴部的尺寸。
喷口之间的间隔最好至少为0.5毫米，特别是至少1毫米，间隔是在每一个喷口的各自中心线之间延伸的线上测量的一对相邻喷口的端口处侧壁之间的最小距离。应该理解的是，使用较宽间隔的主要结果是限制可装在特定总直径的喷嘴内的喷口数量。这样，尽管高达4毫米的间隔也可被采用，但特别对于宽喷嘴，间隔通常不大于3毫米，特别在2至3毫米之间。因此，也就是，喷口最好相互靠近，但不能近到使得来自于喷口的单股窄流融合。
实际上，喷嘴的总直径最好至少比嘴部直径小1至5毫米，在一些情况下取决于喷嘴和嘴部之间的垂直间隔。通常，喷嘴达到嘴部直径的3/4rs，在一些情况下在1/4和2/3rds之间。嘴的尺寸自然根据容器的形状而变化。在大多数的情况下，嘴部将具有5至100毫米的直径，并且在在许多情况下，嘴直径至少为10毫米，通常在15至35毫米的范围内。与15至35毫米的嘴部结合使用的喷嘴的直径通常为9至12毫米。
喷口的数量实际上是结合喷嘴的总直径选择的。通常，喷嘴包含至少3个喷口，通常至少4个喷口，在许多情况下至少7个喷口。在许多所需的喷嘴中，喷口的数量不大于32个并且许多特别适合的喷嘴包括高达25个喷口。对于许多所需的喷嘴，喷口的数量n基本是落在n1和nu的范围内，根据公式n1＝d2/10以及nu＝d2/8，其中d是喷嘴的直径，用毫米表示，喷口的数量下到n1并且上到nu。喷口最好以对称阵列的形式布置，当使用4个或者更多的喷口时，最好采用圆形或者一系列同心圆的形式，中心喷口被认为构成最靠内的圆，如果使用的话。一些适合的阵列包括7点模式，包括一个中心喷口和对称地设置在以中心喷口为圆心的圆上的6个喷口。其它适合的阵列包括在中心喷口中的1、3和6个喷口，共10个，以及两个同心圆，1、4和8个，共13个；1、5和10个，共16个。以及1、6、12个共19个。对于较大直径的喷嘴，适合的阵列可包括1、4、8和12个，共25个。
这里，喷口孔直径通常在0.8毫米至3毫米的范围中选择，特别在1至2毫米之间。应该从上述内容中理解的是，本发明特别适于将液体形式的香料或者其它微量成分定量分配到气雾剂罐或者转动的分配器中。
每一个喷口相对于支撑件可具有相同的深度，或者可处于不同的深度，诸如每一个圆的深度与在相邻的同心圆中的喷口的深度不同，和/或围绕一个圆的相邻喷口相对于支撑件可具有不同的深度。这样，两种可选择的布置可包括具有相同深度的所有喷口或者具有最大的深度的中心喷口以及具有依次较短的深度的接连的同心圆中的喷口。每一个喷口的深度最好至少为3毫米，最好至少为4毫米。在许多情况下，喷口深度不大于20毫米，特别达到10毫米。
在一种特别优选的布置中，喷口可布置成相互平行的形式。作为一种选择，它们可以很小的发散角度倾斜，诸如0.5至2度。如本领域技术人员认识和理解的，发散的程度实际上通常受到喷嘴和容器嘴部的各自直径以及喷嘴在嘴部上方的高度的限制。避免喷口收敛。
最好通过容器嘴部将液流(由多个独立的未融合的窄流构成)垂直引导到其底部上，尽管液流可相对于其以小的锐角倾斜，诸如在1和5度之间选择的角度。
作为一种检验，通常需要使用一种检验机构以确定液体成分是否被定量分配到容器中。检验机构可包括激光束或者其它窄的光束，其路径被通过喷嘴排出的液流中断。激光通常可包括平束扫描激光。来自于扫描激光检测器的输出，即，剂量或者非剂量，可与来自于容器的传感器的输出相比。在容器传感器记录随后的容器的存在情况之前激光机构不能检测剂量时，比较器(非门)可产生本身可以多种方式使用的信号。在一种方式中，信号可启动一个机构以将容器转移到废弃线而不是使容器保留在正常的充填线上。在第二种方式中，信号可启动记录或者显示机构，例如通过计算机，计算机记录失败的数量或者警告操作者或者控制装置已经发生失败。失败的次数可被计数并且与被定量分配的容器的数量相比，对于每一个，计算在通过定量分配工位的滚动1000个容器中的失败次数。如果数量达到或者超过预定的阈值，另一个信号可被产生以警告操作者以可采用能够补救的动作。
优选的是，在分配头中的定量分配喷嘴喷口端口位于容器的嘴部上方的高度为12至50毫米，特别是在15和25毫米之间。在定量分配头和容器之间的这样一个间隔提供足够的间隔以在不增加由较大的间隔引起的较大的危险或者不确定性的情况下由激光提供中间扫描。
这里参照一种液体成分在容器中的定量分配来描述本发明，但应该理解的是，可领域另一组设备使其重复以引入另一种液流，它可与第一液流同时或者接着第一液流被装载。同时流的数量最好结合每一个相对于嘴部的直径的直径来选择以避免它们相互冲突或者溢到嘴部外面。
根据本发明的液体成分的定量分配可被引入到空的容器或者已经包含一种或者多种合成物的其余成分的容器中，例如在充填线中上游的较早的充填工位处引入的。
该容器可最好与输送带上的喷嘴对准，最好适于使得罐移动减速，在预定的时间内使其暂停，在上述的定量分配阶段使其保持静止，接着使罐加速使其不对准。这通常可利用一对同心安装的转动垂直辊来实现，所述辊安装在定量分配工位下游侧的输送装置上。这两个辊分别围绕其垂直轴线同步转动，并且所述轴相互间隔以在每一次转动过程中使得辊的表面比较接近容器的直径，从而使得容器利用在其底部和输送装置之间的摩擦相对于辊被固定，辊的继续转动保持辊之间的间隔小于容器的直径直至接近转动结束，间隔加宽到大于容器直径，使其通过。辊的进一步转动使其返回启动位置以用于接下来的容器。应该理解的是，每一个容器的辊转一圈，从而例如，如果输送装置的线速度是每秒5个容器，接着辊以每秒5圈的速度类似地转动。尽管这是对于两个辊描述的，但利用一个偏心安装的垂直转动的辊来实现类似的效果，所述辊与相对的静止壁共同作用或者利用横向往复的凸轮和相对的静止壁或者成对的或者往复凸轮来操作。
一种可选择的容器保持装置可包括安装在输送装置上方沿着纵向安装的转动辊，并且其表面处于可与容器接触的高度，最好在其重心附近，以使得容器被倾翻的危险最小化。辊包括杆，所述杆形成有螺纹，螺纹的尺寸用于接收容器。对于圆形容器，螺纹形状最好是半圆形，但对于其它横截面形状，可提供相应的形状或者对于规则多边形，半圆形螺纹形状也可是适合的。容器被输送装置输送到螺纹的开放端，在操作方面借助于挡板。辊转动以驱动螺纹以对抗输送装置的移动。最好，螺纹的螺距沿着其长度改变。开始，它最好具有较大的螺距，螺距减小以使得容器减速直至当容器与定量分配喷嘴对准，螺距小，从而使得容器在定量分配工位在该时刻停留，接着螺纹的螺距增大以能够使容器加速直至容器到达螺纹的远端(下游端)，最好以输送装置的速度。最好，辊在最小螺距内在中心停留段中提供辊的一圈。接着，容器能够从辊排出并且被输送装置输送远离定量分配工位。应该理解的是，该辊可在任何一次调整三个容器，一个减速，一个在停留位置与定量分配喷嘴对准以及一个加速远离定量分配工位。
一旦在所选择的成分或者合成物已经被定量分配到容器中后，该容器被输送远离定量分配工位以进行下一个操作，它可包括一种或者多种其它成分的引入。当容器本身包括合成器的分配器(诸如上面所述的一种合成物)时可使用的另一个后续的操作是容器的嘴部的关闭或者密封，例如通过在嘴部上提供一个壳体或者将其插入嘴部中或者一起挤压嘴部的侧壁和热密封或者胶粘它们。壳体可被去除以让使用者压出容器的内容物或者可用作分配元件。这样一个元件可包括阀和用于气雾剂的致动器、用于泵分配器的泵送机构，例如泵喷雾、辊(通常辊球)和用于分配器上的辊的壳、用于液体或者乳剂/软固体的局部涂覆的穿孔或者带孔的塞子。如果需要的话，这样的分配元件本身可被保护盖或者在另一个后续的操作中的其它包装形式覆盖。
在容器用于分析时，诸如在高速自动分析设备中，后续和/或在先的操作可包括另一种试剂和待分析的试样的引入，并且后面的操作包括检测阶段，其中试样的可检测的性能或者性能的变化被测量或者观察或者记录。
已经特别对于液体定量分配到容器中描述了这里的方法和设备，但应该理解的是，液体表示非气态的可流动的物质，即，当遭受适度的压力时流动的材料，通常小于1巴，包括具有较大的粘度的可流动的液体、可流动的凝胶和粉末。
已经概括地描述了本发明，下面将参照附图利用示例更详细地其一个特定实施例，在附图中：
图1表示该设备的示意图；
图2表示图1中的多喷口喷嘴的底部平面图；
图3表示图2的喷嘴的四分之三的侧视图；
图4表示在适当位置具有罐的罐保持装置的示意性平面图。
该设备包括用于液体香料合成物的供给罐(1)，供给罐(1)通过陶瓷计量泵(4)由供给线(3)联接到定量分配头(6)中的定量分配喷嘴(5)。计量泵(4)是由Ivec Corporation生产的可调节行程的092117型，它包括带有对开壳泵头的单端重负载马达基体/模块，在每一个循环中活塞转过360度。喷嘴(5)包括十三个平行喷口(7)，当计量泵(4)泵送时，从每一个喷口排出液体(8)的平行流。气雾剂罐(9)具有嘴部(10)，嘴部(10)的直径是喷嘴(5)的直径的大约2.2倍，气雾剂罐(9)垂直位于喷嘴(5)下方11厘米处。包括发射器(11)和检测器(12)的用于罐(9)的光束传感器位于罐旁并且同心地与泵(4)的启动机构(未单独示出)链接，当光束被中断时检测器(12)产生信号，所述信号被传输以当罐(9)被检测处于喷嘴(5)下方时启动泵的断开。激光束发射器(13)位于喷嘴(5)和嘴部(10)中间并且产生平行光束，平行光束被一个或者多个液流(8)截断并且所得到的阴影被检测器(14)检测以确定液体剂量朝向容器(9)通过。检测器(12和14)分别产生和输送信号给比较器(15)，如果罐或者剂量分别被检测，并且如果在对应于一个定量分配循环的预定时间内没有检测到剂量，比较器可警告操作者或者启动废弃机构(未示出)。
输送带(16)使得罐(9)抵靠容器保持装置，所述容器保持装置包括转动辊(17)，所述转动辊(17)位于输送装置(16)上方在包括罐(9)的重心的高度处面对上游。辊(17)包括杆(25)，可利用马达(未示出)使得杆(25)转动，杆中形成有螺纹，所述螺纹具有沿着杆(25)的长度的可变螺距。螺距逐渐减小直至当容器与定量分配喷嘴(5)对准时其达到最小值以仅小于一圈，接着增大。螺纹(26)的形状为半圆形并且尺寸是这样设定的，即调整罐(9)。罐(9)在输送装置16的影响下进入螺纹(26)的上游端，并且通过转动辊(17)使得罐(9)被保持在定量分配工位内直至其到达螺纹(26)的下游端，而其从辊释放并且利用输送装置(16)使其被输送离开。
图2和图3中详细示出的多喷口喷嘴(5)具有11毫米的外径并且包括13个独立的不锈钢喷口(7)，每一个喷口具有从平支撑表面(24)悬伸的5毫米的深度(23)、限定直径为1.2毫米的出口孔的壁(22)，出口孔在2至3毫米的区域(20a、20b)中与相邻喷口隔开。喷口(7)平行。
在操作中，充填线以基本上每秒6个罐的速度运行，以使完成定量分配的循环时间为170毫秒。第一阶段为90秒，用于罐的检测并且计量泵的相应时间大约为75毫秒。接着泵在一个循环内操作，持续7毫秒以将1.5毫升的液体香料定量分配到每一个罐中。提供63毫秒的后续安全窗以使得流体流入罐中，定量分配后的窗和罐将从定量分配工位拆卸。该方法能够以快的线速度将香料精确定量分配到罐中。
尽管已经关于将香料定量分配到罐中对本发明进行了说明，相同的设备也可用于类似地将其它液体添加剂或者合成物成分定量分配到任何其它容器中，保持装置，其是辊或者是能够使容器被固定在适当竖直的位置并且其嘴部面对喷嘴的方法，如果它是挠性的，那么需要其侧壁被支撑。

Claims (23)

1.一种用于将一定剂量的液体成分引入到具有开口嘴部的容器中的方法，该方法包括下列步骤：
将该容器输送到定量分配工位；
使该容器保持在该定量分配工位内同时将剂量引入到该容器中，接着输送该容器使其离开该定量分配工位，
所述工位包括：
用于该容器的保持装置；
位于该保持装置上方的定量分配头，所述定量分配头容纳有取向成向下朝向该容器嘴部的定量分配喷嘴；
该保持装置能够在预定的时间内使该喷嘴与该容器嘴部对准；
用于使液体成分终止于喷嘴中的进入管线；以及
安装在该进入管线内的计量泵；
当该容器保持在该定量分配工位时启动该计量泵，以便在该预定的时间内将该液体成分以流体流形式通过充填喷嘴排出；
在该方法中，所使用的喷嘴采用从支撑件悬伸的单个喷口的组件的形式，每一个喷口与相邻的喷口分隔开，从而使得通过相邻的各个喷口排出的液体流不融合在一起，每一个独立的喷口在支撑件下方延伸一定深度以便阻止或者防止由于相邻喷嘴头端之间的液体融合而形成液滴。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器在定量分配工位保持40至500毫秒的时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述容器在定量分配工位保持100至300毫秒的时间。
4.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，在流体剂量已经被分配后，所述容器在定量分配工位保持10至100毫秒的时间，最好保持30至80毫秒的时间。
5.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，0.1至0.2毫升的流体被定量分配到每一个容器中。
6.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，利用中断光束的容器来检测处于定量分配工位的容器的存在。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该容器中断光束可启动计量泵。
8.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，借助扫描激光来检测流体剂量的分配。
9.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，剂量将被分配到其中的该容器具有直径为15至35毫米的嘴部。
10.一种用于将预定体积的液体成分引入到具有开口嘴部的容器中的设备，所述设备包括：
位于输送装置上方的定量分配工位，所述输送装置用于将该容器依次地输送到定量分配工位并随后使其离开该工位，所述工位包括：
用于该容器的保持装置；
位于该保持装置上方的定量分配头，所述定量分配头容纳有取向成向下朝向该容器嘴部的定量分配喷嘴；
该保持装置能够在预定的时间内使该喷嘴与该容器嘴部对准；
用于使液体成分终止于喷嘴中的进入管线；以及
安装在该进入管线内的计量泵；
当该容器位于该定量分配工位时用于启动该计量泵的控制装置，
用于使得液体以流体流的形式通过该定量分配喷嘴排出的装置，
在该设备中，所使用的喷嘴采用从支撑件悬伸的单个喷口的组件的形式，每一个喷口与相邻的喷口分隔开，从而使得通过相邻的各个喷口排出的液体流不融合在一起，每一个独立的喷口在支撑件下方延伸一定深度以便阻止或者防止由于相邻喷嘴头端之间的液体融合而形成液滴。
11.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，该喷嘴使用3至22个喷口。
12.如权利要求11所述的设备或方法，其特征在于，该喷嘴包括7至20个喷口。
13.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，该喷口是以同心圆的形式布置的。
14.如权利要求13所述的设备或方法，其特征在于，该喷嘴使用三个同心圆。
15.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，相邻喷口之间的间隔为1.5至4毫米，最好为2至3毫米。
16.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，该喷口具有1至4毫米的孔直径。
17.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，该喷口在支撑板下方的深度至少为3毫米，最好在4至10毫米之间。
18.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，喷嘴的直径是其中定量分配有流体成分的该容器的嘴部的直径的1/4至2/3rds。
19.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，该喷嘴位于其中定量分配有流体成分的该容器的嘴部上方的高度为5至20厘米，最好为8至14厘米。
20.如上述任何一项权利要求所述的设备或方法，其特征在于，所述计量泵是陶瓷计量泵。
21.如权利要求20所述的设备或方法，其特征在于，所述计量泵具有20至100毫秒的响应时间。
22.如权利要求20或21所述的设备或方法，其特征在于，该计量泵在5至100毫秒的时间内将该流体成分定量分配到该容器中。
23.一种参照图1至3描述的设备。
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