KR101826878B1 - 유동성 물질 분배 시스템을 위한 작동 시스템 - Google Patents

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제이슨 해턴
크리스토프 톤데니어
스콧 시에렌스
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아프타그룹, 인크.
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Abstract

프레임(20) 상에 장착 될 수 있고 왕복 가능한 제품-분배 중공 스템(36)을 갖는 디스펜서 카트리지(24)를 위한 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A)이 제공되고, 스템은 (A) 카트리지(24)가 작동되지 않는 연장 위치로 편향되고, 및 (B) 확장 위치로부터, 스템(36)을 통해 유동성 물질을 배출하기 위해 카트리지(24)가 작동되는 가압 위치로 이동할 수 있다. 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A)은 프레임(20) 상의 플런저(4, 4A) 및 배출 도관(41, 42)과 프레임(20) 간의 상대 이동을 수용하기 위해 프레임(20)에 인접하게 배치되는 배출 도관(41, 42)을 포함한다. 배출 도관(41, 42)은 (A) 디스펜서 카트리지의 중공 스템(36)과 연통하는 입구 개구(70), (B) 유동성 물질이 배출될 수 있는 출구 개구(74, 74A), (C) 입구 개구(70)와 출구 개구(74, 74A) 사이의 통로(56, 58, 59), 및 (D) 입구 개구(70)와 출구 개구(74, 74A) 사이의 통로(56, 58, 59)와 연통하는 중간 개구(76)을 포함한다. 중간 개구(76)는 플런저(4, 4A)를 수용할 수 있고, 프레임(20)과 배출 도관(41, 42) 간의 서로를 향한 상대 이동 동안 플런저(4, 4A)에 의해 팽창되도록 탄성 멤브레인(60, 60A)이 중간 개구(76)를 가로질러 배치된다.

Description

유동성 물질 분배 시스템을 위한 작동 시스템
본 발명은 유동성 물질 분배 시스템을 위한 작동 시스템에 관한 것이다.
어떤 상황에서, 물질의 공급으로부터 이를 받는 사람 또는 목표 영역에 편리한 방식으로 물질을 분배하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 용기로부터 배출 스파우트(spout)또는 도관을 통해 인체 피부 관리 보습 로션 또는 크림을 사람의 손 또는 다른 신체 부위에 분배하는 것이 바람직할 수 있다. 작은 용기로부터 사람의 손으로 로션, 크림 등을 분배하기 위한 손가락 작동식 펌프의 예들이 미국 특허 제 4,991,746호, 제 6,332,561호 및 제 6,364,181호에 개시되어 있다.
본 발명의 발명자들은 일정량의 로션 또는 유사한 물질이 일부 유형의 디스펜서로부터 분배된 후에, 물질의 잔류 방울 또는 잔류물이 배출 스파우트 또는 도관의 단부에 "꼬리”처럼 매달려 있는 것을 발견하였다. 물질의 이러한 잔류하는 매달린 꼬리는, 물질이 비교적 점성이 있는 경우 및/또는 스파우트 또는 배출 도관의 일부가 배출구에 수직으로 배향된 경우 디스펜서에서 더욱 쉽게 발생하고 및/또는 더욱 확연할 수 있다. 본 발명의 발명자들은, 적어도 일부 응용에서, 물질의 매달린 꼬리의 존재가 심미적으로 바람직하지 않을 수 있고 및/또는 꼬리가 나중에 떨어지거나 이탈되는 경우 물질의 원치 않는 침전을 초래할 수도 있다는 것을 발견했다.
본 발명의 발명자들은, 일부 유형의 유동성 물질을 분배하기 위해 일부 유형의 디스펜서를 사용하는 적어도 일부 응용에 있어서, 배출 도관의 배출구에 매달린 물질의 잔류 꼬리의 형성을 제거하거나, 적어도 감소시키거나 또는 실질적으로 최소화할 수 있는 작동 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다는 것을 확인하였다.
본 발명의 발명자들은 또한 목표 영역에 용이하게 적용될 수 있는 물질(즉, 제품)을 수용하는 분배 시스템을 위한 개선된 작동 시스템을 제공하는 것이 유익하다는 것을 확인하였다. 이러한 작동 시스템은 소비자 제품, 예를 들어, 화장품의 분배를 위한 응용을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 응용에서 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 또한. 적어도 하나 이상의 유형의 제품(즉, 물질)에 대해, 분배 시스템과 함께 구성될 수 있는 개선된 작동 시스템을 제공하여 이들 시스템이 다음의 속성 또는 기능 중 하나 이상을 보유하도록 하는 것이 바람직할 수 있다는 것을 발견하였다:
A. 외부 환경으로부터의 먼지 또는 다른 오염 물질의 침투를 방지하거나 적어도 감소시키는 설계, 및
B. 제품의 누출을 방지하거나 적어도 감소시키고 불결함을 감소시키거나 최소화하는 설계.
본 발명의 발명자들은 또한, 적어도 하나 이상의 유형의 제품(즉, 물질)에 대해, 분배 시스템과 함께 구성될 수 있는 개선된 작동 시스템을 제공하여 다음의 장점을 갖도록 하는 것이 바람직할 수 있다는 것을 발견하였다:
A. 제조 및/또는 조립의 용이성, 및
B. 저비용의 제조 및/또는 조립.
본 발명의 발명자들은 유동성 물질 분배 시스템과 함께 사용될 수 있고, 배출구 또는 배출 도관에 매달린 물질의 잔류 꼬리의 형성을 제거하거나, 적어도 최소화시키거나 감소시킬 수 있는 개선된 작동 시스템을 제공하는 방법을 발견하였다.
작동 시스템은 유동성 물질 분배 장치와 함께 사용하도록 구성되고, 상기 분배 시스템은 (A) 프레임; 및 (B) 디스펜서 카트리지를 포함하고, 상기 디스펜서 카트리지는 (1) 유동성 물질과 연통하는 프레임 상에 장착될 수 있고; 및 (2) 왕복 가능한 제품-분배 중공 스템을 갖고, 상기 스템은 (i) 카트리지가 작동되지 않는 연장 위치로 편향되고, 및 (ii) 확장 위치로부터, 스템을 통해 유동성 물질을 배출하기 위해 카트리지가 작동되는 가압 위치로 이동할 수 있다.
작동 시스템은 (A) 프레임상의 플런저; 및 (B) 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 배출 도관과 프레임 간의 서로에 대한 상대 이동을 수용하도록 프레임에 인접하게 배치되는 배출 도관을 포함한다. 배출 도관은 (1) 카트리지가 작동될 때 카트리지의 중공 스템으로부터 배출되는 유동성 물질을 수용하기 위해 카트리지의 중공 스템과 유체 연통하게 배치될 수 있는 입구 개구; (2) 유동성 물질이 배출될 수 있는 출구 개구; (3) 입구 개구와 출구 개구 사이의 통로; (4) (i) 입구 개구와 출구 개구 사이의 통로와 연통하고, 및 (ii) 플런저를 수용할 수 있는 중간 개구를 형성한다.
작동 시스템의 액추에이터는 팽창 가능한 탄성 멤브레인을 더 포함하며, 상기 탄성 멤브레인은 (1) 중간 개구를 가로질러 배치되고; (2) 유동성 물질을 카트리지로부터 배출 도관의 통로로 배출하기 위해 카트리지의 중공 스템을 가압하도록 프레임과 배출 도관 간의 서로를 향한 상대 이동 동안 플런저에 의해 팽창되고; 및 (3) 프레임과 배출 도관 간의 서로 떨어지는 상대 이동 동안 플런저에 의해 덜 팽창됨으로써, 카트리지의 중공 스템이 카트리지가 작동되지 않는 연장 위치를 향해 편향되고, 이에 따라 멤브레인의 감소된 팽창으로 인해 통로의 체적이 증가함에 따라 주위 대기압이 유동성 물질의 적어도 일부를 배출 도관의 출구로부터 내측으로 가압할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 많은 장점 및 특징은 본 발명의 다음의 상세한 설명, 청구 범위, 및 첨부 도면으로부터 쉽게 명백해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일한 부분을 나타내기 위해 동일한 부호가 사용된 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면에서,
도 1은 유동성 물질 용기(미도시)를 분배 시스템 내에 설치하기 전에 유동성 물질 분배 시스템이 비작동 상태로 도시된, 본 발명의 작동 시스템과의 협력적 배열의 유동성 물질 분배 시스템의 사시도이고;
도 2는 도 1의 구성 요소의 사시도이지만, 도 2의 사시도는 구성 요소 아래에서 취한 것이고;
도 3은 구성 요소 아래에서 보았을 때 도 2에 도시된 구성 요소의 분해 사시도이고;.
도 4는 도 2에 도시된 구성 요소의 분해 사시도이지만, 도 4에서 구성 요소는 위에서 본 것이고;
도 5는 대체로 도 1의 평면 5-5를 따라 취한 부분 단면도이며, 설치된 유동성 물질 용기의 일부가 도 5에 도시되어 있고;
도 6은 대체로 도 1의 평면 6-6을 따라 취한 부분 단면도이고;
도 7은 멤브레인용 리테이너의 상부 투시도이고;
도 8은 도 7에 도시된 리테이너의 하부 사시도이고;
도 9는 도 7에 도시된 리테이너의 상부 평면도이고;
도 10은 대체로 도 9의 평면 10-10을 따라 취한 단면도이고;
도 11은 대체로 도 9의 평면 11-11을 따라 취한 단면도이고;
도 12는 멤브레인의 상부 사시도이고;
도 13은 멤브레인의 하부 사시도이고;
도 14는 멤브레인의 상부 평면도이고;
도 15는 대체로 도 14의 평면 15-15를 따라 취한 단면도이고;
도 16은 밸브의 내부를 들여다 본 상부 사시도이고;
도 17은 도 16에 도시된 밸브의 하부 사시도이고;
도 18은 도 16 및 도 17에 도시된 밸브의 상부 평면도이고;
도 19는 대체로 도 18의 평면 19-19를 따라 취한 단면도이고;
도 20은 대체로 도 18의 평면 20-20을 따라 취한 단면도이고;
도 21은 도 5와 유사한 단면도이지만, 액추에이터 배출 도관의 하부 단부의 개방된 밸브를 통해 유동성 물질의 방울을 분배하기 위해 유동성 물질 분배 시스템을 작동시키는 상향 이동 위치에 작동 시스템의 액추에이터 부분이 도 21에 도시되어 있고;
도 22는 도 2와 유사한 도면이지만, 도 22에 유동성 물질 분배 시스템이 작동되는, 도 21에 도시된 위치에 대응하는 위치로 작동 시스템의 액추에이터 부분이 상향 이동되어 있고;
도 23은 도 21과 유사한 단면도이지만, 도 23에서 유동성 물질 분배 시스템의 작동이 완료되었고, 작동 시스템 배출 도관의 단부의 밸브가 폐쇄되며, 유동성 물질의 잔류 방울이 폐쇄된 밸브의 외부에 걸려있고;
도 24는 하부의 비작동 위치(도 5에서와 같이)로 복귀된 작동 시스템의 액추에이터를 도시하는 단면도이지만, 유동성 물질 잔류물의 회수를 수용하도록 그리고 주위 대기의 통기를 수용하도록 작동 시스템 액추에이터 배출 도관의 밸브가 내측으로 개방되어 있고; 및
도 25는 도 5와 유사한 부분 단면도이지만, 도 25는 작동 시스템 액추에이터 배출 도관의 대체적인 실시형태를 도시한다.
본 발명의 작동 시스템은 많은 상이한 형태의 실시형태가 가능하지만, 본 명세서 및 첨부 도면은 본 발명의 예로서 일부 특정 형태만을 개시한다. 그러나, 본 발명은 그렇게 기술된 실시형태들에 한정되는 것은 아니다.
설명을 용이하게 하기 위해, 본 발명의 작동 시스템은 유동성 물질 분배 시스템과 함께 대체로 수직 방향에서 설명된다. 그러나, 본 발명은 도시된 것과 다른 방향으로 제조, 저장, 운송, 사용 및 판매될 수 있음을 알 것이다.
본 발명의 작동 시스템은 다양한 설계를 갖는 종래의 다양한 또는 특수한 유동성 물질 분배 시스템과 함께 사용하기에 적합하며, 도시되거나 설명되지 않았지만 이의 세부 사항 및 이러한 시스템의 이해는 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
분배 시스템과 협력하는 본 발명의 이러한 작동 시스템의 구성 요소를 도시하는 도면은, 공지되어 있고 본 기술 분야의 숙련자가 알 수 있는 일부 종래의 기계적 요소를 도시한다. 이들 요소의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위해 필요하지 않으며, 따라서 본 발명의 신규한 특징들의 이해를 용이하게 하는데 필요한 정도까지만 제시된다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 유동성 물질 분배 시스템(2)은 액추에이터(6) 및 분배 시스템(2)의 골조로부터 연장되는 협력 플런저(4)를 포함하는 본 발명의 작동 시스템과 공동 작동으로 도시된다. 도 5를 참조하면, 유동성 물질 분배 시스템(2)은 유동성 물질의 공급을 수용하는 용기(22)를 포함하지만, 용기(22)는 분배 시스템의 다른 구성 요소의 내부의 세부 사항을 도시할 목적으로 그리고 설명을 용이하게 하기 위해 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에서 생략되었다. 용기(22)는 이하에서 더욱 상세히 설명된다.
도시된 실시형태에서, 액추에이터(6)는 플런저(4)가 부착된 유동성 물질 분배 시스템(2)의 부분을 향해 적절한 수단에 의해 이동되도록 구성되고(도 5을 도 21과 비교하라), 이러한 이동은 사람의 손가락으로 액추에이터(6)를 누름으로써 또는 적절한 장치(예를 들어, 캠 드라이버 푸셔 플레이트(cam driver pusher plat, 미도시)를 갖는 기어 모터 조립체와 같은 전기-기계식 작동자(electromechanical operator))로 액추에이터(6)를 누름으로써 달성될 수 있다. 도 5에서, 분배 시스템(2)의 부분을 향해 액추에이터(6)를 이동시키기 위해 이를 누르기 위한 이러한 수동 또는 기계적 수단이 큰 화살표(8)로 개략적으로 또는 도식적으로 나타나 있다. 본 발명의 일반적인 원리에 따르면, 대체적인 작동 방법에서, 분배 시스템(2)의 부분이 액추에이터(6)를 향해 이동하는 동안, 액추에이터(6)는 정지 상태로 있을 수 있다. 또 다른 작동 형태에서, 분배 시스템(2) 및 액추에이터(6) 모두의 서로를 향한 이동이 달성될 수 있다. 서로에 대해 가깝게 되는 액추에이터(6)와 분배 시스템(2)의 위치는 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이 제품을 분배하기 위해 작동하는 또는 작동되는 상태를 나타낸다.
본 발명에 따르면, 작용력이 종료되어 더 이상 액추에이터(6)에 작용하지 않게 되면, 액추에이터(6)는 액추에이터(6)와 분배 시스템(2)의 적어도 일부(이로부터 작동하는 시스템 플런저(4)가 연장됨) 간에 서로 떨어져서 다시 비작동의 휴지 상태로 돌아가는 상대적 이동을 수용하며(도 21 및 도 5를 비교하라) - 도시된 이 실시형태에서, 액추에이터(6) 자체는 정지 상태인 전체 분배 시스템(2)으로부터 멀리 이동하고, 이는 도 21에서의 액추에이터(6)의 상승 위치를 도 5에서의 액추에이터(6)의 하강 위치와 비교하면 알 수 있다. 이러한 하향 이동은, 예를 들어, (1) 중력, 및/또는 (2) 분배 시스템(2)에 의해 액추에이터(6) 상에 인가되는 스프링력(이하에서 상세하게 설명됨), 및/또는 (3) 또 다른 장치(예를 들어, 전기-기계식 작동자(미도시))에 의해 액추에이터(6)에 작용하는 힘에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 일반적인 양태에 따르면, 대체적인 실시형태(미도시)에서, 분배 시스템(2)(작동하는 시스템 플런저(4)를 수반함)의 적어도 일부가 액추에이터(6)에서 떨어지는 동안, 액추에이터(6)는 그 대신 정지 상태로 유지될 수 있고, 또는 대안적으로, 액추에이터(6) 및 분배 시스템(2)의 적어도 일부 모두가 동시에 서로 떨어질 수 있다.
본 발명의 도시된 실시형태에서, 본 발명의 작동 시스템의 액추에이터(6)는 이하에서 상세히 설명되는 분배 시스템(2)의 외측으로 편향된 배출 튜브 또는 스템과 결합하도록 협력하지만, 본 발명의 작동 시스템의 구성 요소(즉, 플런저(4) 및 액추에이터(6))는 그 자체가 분배 시스템(2)의 작동 구성 요소를 포함하지 않는다.
분배 시스템
본 발명의 작동 시스템은, 외측으로 편향되고 왕복 가능한 분배 부재(도 5에 도시되고 이하에서 상세히 설명되는 디스펜서 카트리지의 중공 스템(36))를 포함하는 유동성 물질 분배 시스템(2)과 함께 사용되도록 구성된다. 이러한 분배 부재 또는 스템(36)은 분배 시스템(2)이 작동되지 않는 연장 위치로 외측으로 편향되지만, 스템(36)이 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이 가압될 때 유동성 물질이 스템(36)을 통해 배출될 수 있다.
도시된 형태의 분배 시스템(2)은 유동성 물질의 내용물이 수용될 수 있는 용기 내부에 대한 접근을 제공하는 입구 또는 개구를 갖는 용기(22)(도 5) 내에서 유동성 물질의 공급을 유지한다. 유동성 물질은 적어도 차압(pressure differential)을 받을 때 유동할 수 있는 물질이다. 이러한 물질은 예를 들어 화장품 로션 또는 크림, 또는 그 밖의 개인 건강 용품, 산업용 또는 가정용 제품 또는 기타 물질일 수 있다.
도시된 형태의 분배 시스템(2)은 용기(22)(도 5) 및 디스펜서 카트리지(24)(도 5)를 수용하기 위한 프레임(20)(도 1)을 포함한다. 도시된 프레임(20)의 특정 형태는 또한 "스내핑 링(snap ring)" 또는 "스냅 링(snap ring)"으로 특징지어질 수 있는데, 이는 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이 스냅-핏(snap-fit) 결합으로 각각 용기(22) 및 디스펜서 카트리지(24)를 수용하는 역할을 하기 때문이다.
용기(22)의 일 단부는, 디스펜서 카트리지(24)의 유입 단부를 수용하고 및 프레임(20)이 결합되도록 구성되는 외부 단면 형상을 갖는 목(neck 23)(도 5)을 갖는다. 용기의 목(23)은 환형 홈(23A)(도 5)을 가지며, 프레임(20)은 용기 목(23) 상의 환형 홈(23A)과 스냅-핏 결합을 위한 내부 환형 비드(25A)를 형성하는 칼라(collar, 25)(도 5)를 갖는다. 프레임(20)과 용기(22)는 예를 들어 나사 구성과 같은 그 밖의 교합(mating) 또는 협력, 부착 기능을 사용할 수 있다. 또한, 프레임(20)과 용기(22)는 접착제 등을 사용하여 영구적으로 결합될 수 있다.
용기(22)의 본체는 용기 목(23)의 단면 구성과는 다른 단면 구성을 가질 수 있다. 변형 예(미도시)에서, 용기(22)는 현저하게 감소된 크기 또는 현저하게 상이한 단면의 목 부분 없이 실질적으로 이의 길이 또는 높이 전체를 따라 실질적으로 균일한 형상을 가질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 디스펜서 카트리지(24)는, 분배 시스템(2)의 일부이고 및 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 일부가 용기(22)의 입구로 연장되도록 프레임(20) 내에 장착되도록 구성된 "펌프" 디스펜서 카트리지 펌프 디스펜서 카트리지(24)일 수 있다. 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 내측 단부는 용기(22) 내의 유동성 물질과 연통하고, 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 외측 단부는 프레임(20)의 데크(deck, 20A)에서 개구(26)(도 4 및 도 5)를 통해 용기 목(23)으로부터 외측으로 돌출한다.
펌프 디스펜서 카트리지(24)의 외측 단부는, 지지 프레임의 데크(20A) 내의 개구(26) 주위에서 프레임(20)으로부터 하향 돌출하는 칼라(30)의 환형 홈(29)과 스냅-핏 결합을 이루기 위해 환형 주변 비드(27A)를 형성하는 방사상 외측으로 돌출된 플랜지(27)(도 5)를 포함한다. 종래의 밀봉 가스켓(32)(도 5)은 용기 목(23)의 테두리 및 펌프 디스펜서 카트리지(24) 주위의 프레임의 데크(20A) 사이에서 사용된다. 프레임(20)과 분배 카트리지(24) 상의 그 밖의 교합 또는 협동 연결 기능이 사용될 수 있고, 이러한 그 밖의 연결 기능은 접착제, 열 접합, 적층 등과 같은 비-탈착식 연결을 포함하는, 나사 구성 또는 다른 종래의 또는 특수한 연결 기능이 될 수 있다.
용기(22)는 금속, 유리 또는 플라스틱과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있고, 용기(22)는 펌프 디스펜서 카트리지(24)와 연통하여 제품(예를 들어, 액체(예를 들어, 로션 또는 크림, 미도시))을 수용하도록 구성된다. 도시된 분배 시스템(2)에서, 디스펜서 카트리지(24)는 (미국 특허 제 6,332,561호에 개시된 유형과 같은) "에어리스(airless)" 형태의 펌프 디스펜서 카트리지(24)일 수 있고, 용기(22)는 에어리스 펌프 디스펜서 카트리지(24)에 의해 분배되는 제품을 수용하는 내부의 신축적인 접이식 백 또는 파우치(28, 도 5)를 포함한다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 용기 백 또는 파우치(28)는, 용기(22) 내의 파우치(28)를 둘러싸는 대기로부터 제품을 격리하기 위해 용기 목(23)의 내부 주위에서 용기(22)에 밀봉식으로 고정되는 개방 단부를 갖는다. 펌프 디스펜서 카트리지(24)를 통해 제품을 분배하는 동안, 파우치(28)는 이하에서 상세히 설명되는 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 작동에 의해 파우치(28)로부터 제품이 제거될 때 접어진다.
"에어리스" 펌프 디스펜서 카트리지(24)가 사용될 때, 임의의 적합한 종래의 또는 특별한 설계가 사용될 수 있다. 예를 들어, 분배 시스템(2) 내에서 용기(22)를 갖는 펌프 디스펜서 카트리지(24)로서 사용될 수 있는 에어리스 펌프를 개시하는 미국 특허 제 6,332,561 호를 참조하라. 에어리스 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 몸체는 내부 챔버를 형성한다(본 특허 출원의 도면에서는 볼 수 없음). 펌프 내부 챔버는 특히 (1) 펌프 카트리지(24)의 몸체의 외측 단부를 통해 슬라이딩 가능하게 연장되는 중공 배출 튜브인 스템(36)(도 5)의 내측으로 연장된 부분, (2) 스템 상에 슬라이딩 가능하게 장착되는 환형의 가압 피스톤(보이지 않음), (3) 피스톤과 스템의 플랜지 사이에 작용하는 헬리컬 사전-압축 스프링(보이지 않음), (4) 카트리지(24) 내부로 스템을 더욱 가압하는 반대 작용력이 없는 경우, 사전-압축 스프링에 대해 피스톤을 편향시켜 피스톤, 사전-압축 스프링, 및 스템을 비작동의 휴지 위치로 외측으로 가압하기 위해 카트리지 내부 챔버의 유입 단부와 피스톤 사이에 작용하는 헬리컬 리턴 스프링(보이지 않음), 및 (5) 역류 방지 체크 밸브(보이지 않음)를 포함한다. 펌프의 작동 중에 피스톤에 의해 내부 챔버가 가압될 때 역류를 방지하기 위해 체크 밸브는 내부 챔버의 입구 단부 내부에 배치된다.
작동은 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이 스템(36)이 가압될 때(즉, 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 몸체 내에서 내측으로 더 가압될 때) 발생한다. 스템(36)이 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 몸체 내에서 내측으로 더 가압되는, 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 분배 작동 중에, 스프링은 펌프 디스펜서 카트리지(24) 내에 소정의 압력이 형성될 때까지 스템(36)에 의해 피스톤으로 전달되는 가압력을 허용하고, 이후 스템(36)이 피스톤에 대해 카트리지(24)의 몸체 내에서 계속 더 이동함에 따라, 증가하는 압력은 사전-압축 스프링을 압축시킨다.
중공 스템(36)은, 카트리지(24)의 내부 챔버에서 중공 스템(36)의 내측 단부에서, 환형 가압 피스톤에 의해 초기에 폐쇄되지만, 스템(36)과 피스톤 간의 위에서 논의한 상대적인 축방향 이동을 달성하기에 충분히 큰 압력이 되는, 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 작동 중에 스템(36)과 피스톤 간에 발생하는 상대적인 축방향 이동에 의해 (제품을 배출하도록) 개방되는 배출 통로(36A)(도 5)를 형성한다.
펌프 디스펜서 카트리지(24)가 유동성 제품을 분배하기 위해 작동된 후, 사용자는 작동 작업을 종료시키면 스템(36)이 연장 위치(도 5)에 있는 비작동의 휴지 상태로 펌프 구성 요소가 펌프 디스펜서 카트리지 내부 스프링에 의해 복귀된다. 스프링이 펌프 피스톤과 스템을 펌프 카트리지(24) 내에서 외측으로 이동시킴에 따라, 내부 체크 밸브가 열리고, 용기(22) 내의 유체가 펌프 디스펜서 카트리지(24)로 유입되어 펌프 디스펜서 카트리지(24)를 다시 채운다.
펌프 디스펜서 카트리지(24)의 특정 설계는 제품을 용기(22)로부터 스템(36)을 통해 외부로 펌핑(pumping)하기 위한 임의의 적합한 설계일 수 있다. 펌프 디스펜서 카트리지(24)(또는 다른 유형의 디스펜서 카트리지)의 상세한 설계 및 구성은 그 자체가 본 발명의 일부를 형성하지 않으며, 본 발명의 작동 시스템은 유동성 물질의 공급을 수용하는 유동성 물질 분배 시스템(2)의 일부인 펌프 디스펜서 카트리지(24)(또는 다른 유형의 디스펜서 카트리지)와 협동하도록 제공되는 것으로 이해되며, 펌프 디스펜서 카트리지(24)(또는 다른 유형의 디스펜서 카트리지)는 이하에서 설명되는 바와 같이 스템(36)을 통해 유동성 물질을 작동 시스템으로 배출하기 위해 가압될 수 있는 외측으로 편향된 돌출형 중공 스템(36)을 포함하는 것으로 이해된다.
-- 대체 에어로졸 디스펜서 카트리지
본 발명의 작동 시스템은 펌프 디스펜서 카트리지를 그 자체로는 사용하지 않고, 대신에 에어로졸 디스펜서 카트리지(즉, 가압 유체(예를 들어, 포밍 로션(foaming lotion))을 분배할 수 있는 에어로졸 분배 밸브)와 같은 또 다른 유형의 디스펜서 카트리지를 사용하는 분배 시스템(2)과 함께 사용하기 위해 구성될 수 있다. 이러한 에어로졸 분배 밸브 또는 카트리지는 제품(예를 들어, 유체 제품)을 수용하는 용기의 입구에 장착되도록 구성될 수 있다. 이러한 에어로졸 분배 밸브 또는 카트리지는 용기의 개구 내로 연장되는 에어로졸 디스펜서 카트리지로 특징지어질 수 있다. 용기는 일반적으로, 가압 유체 제품을 포함하고 에어로졸 디스펜서 카트리지에 밀봉되는 금속 캔(미도시)일 것이다. 에어로졸 디스펜서 카트리지는 임의의 적절한 종래의 또는 특수한 유형일 수 있다. 통상적인 종래의 에어로졸 디스펜서 카트리지의 경우, 내측 단부는 용기 내의 가압 유체 생성물과 연통하고, 외측 단부는 용기를 넘어 돌출 또는 연장한다.
에어로졸 디스펜서 카트리지의 외측 단부로부터 돌출된 것은 이전에 설명한 펌프 분배 카트리지 스템(36)과 유사한 스템이다. 에어로졸 디스펜서 카트리지 내부의 압축 스프링은 에어로졸 디스펜서의 외측 단부로부터 돌출된 연장 위치로 스템을 외측으로 편향시킨다. 카트리지 내부에는 환형 가스켓이 있어 이를 통해 스템이 연장된다. 스템은 스템의 외측 단부에서 개방된 (도 5에 도시된 상기한 펌프 디스펜서 카트리지 스템(36) 내의 통로(36A)와 유사한) 내부의 종방향으로 연장된 중앙 배출 통로를 갖는다. 에어로졸 디스펜서 카트리지 내부에, 스템의 외측 단부의 안쪽 위치에서, 스템은, 스템의 환형 벽을 통해 연장되고 스템 내의 중앙 배출 통로와 연통하는 적어도 하나의 측면 오리피스를 갖는다. (작동 시스템에 의해) 스템이 가압될 때까지, 스템 내의 측면 오리피스는 에어로졸 디스펜서 카트리지 내의 환형 가스켓에 인접하게 배치되고 이의 의해 폐색된다. 스템이 (작동 시스템에 의해) 가압될 때, 스템은 내측으로 가압되어, 스프링을 압축하고 스템의 측면 오리피스를 디스펜서 카트리지 몸체 내부를 향해 그리고 가스켓으로부터 멀리 위치를 바꿈으로써, 스템의 측면 오리피스가 환형 가스켓에 의해 더 이상 차단되지 않으며, 이는 용기 및 에어로졸 디스펜서 카트리지 내의 가압 유체가 측면 오리피스를 통해 스템 중앙 배출 통로 내로 그리고 스템의 배출 단부 밖으로 유동하게 한다.
에어로졸 디스펜서 카트리지가 작동하여 제품을 분배한 후 그리고 작동 작업이 종료된 후, 에어로졸 디스펜서 카트리지의 구성 요소는 내부 스프링에 의해, 스템이 연장 위치에 있는 휴지 상태로 복귀되고, 따라서 에어로졸 디스펜서 카트리지는 다시 비작동 상태가 된다.
에어로졸 디스펜서 카트리지(즉, 에어로졸 분배 밸브)의 특정 설계는 용기로부터 스템을 통해 제품을 외부로 분배하기 위한 임의의 적합한 설계일 수 있음을 이해할 것이다. 에어로졸 디스펜서 카트리지(또는 다른 유형의 디스펜서 카트리지)의 상세한 설계 및 구성은 그 자체가 본 발명의 일부를 형성하지 않으며, 본 발명의 작동 시스템은 유동성 물질의 공급을 수용하는 유동성 물질 분배 시스템(2)의 일부인 에어로졸 디스펜서 카트리지(또는 다른 유형의 디스펜서 카트리지)와 협동하도록 제공되는 것으로 이해되며, 에어로졸 디스펜서 카트리지(또는 다른 유형의 디스펜서 카트리지)는 이전에 설명한 펌프 디스펜서 카트리지(24)의 스템(36)을 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이 스템을 통해 유동성 물질을 작동 시스템으로 배출하기 위해 가압될 수 있는 외측으로 편향된 돌출형 중공 스템을 포함하는 것으로 이해된다.
작동 시스템
작동 시스템은 플런저(4) 및 액추에이터(6)를 포함한다. 도 1, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 플런저(4)는 프레임(20)으로부터 하향 연장되는 긴 절두 원추형 부분을 포함한다. 플런저(4)의 하단부는 일반적으로 매끄러운 아치형 표면에 의해 형성되며, 이는 도시된 바람직한 실시형태에서 액추에이터(6)를 향해 아래로 향하는 부분적으로 반구인 표면이다.
작동 시스템의 액추에이터(6)는 도 5에 도시된 바와 같이 디스펜서 카트리지의 스템(36)에 부착된다. 액추에이터(6)는 도면에 도시된 실시형태에서 대체로 수평인 제 1 부분(41) 및 대체로 수직인 제 2 부분(42)(도 4 및 도 5)을 갖는 배출 도관을 포함한다. 도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 액추에이터 배출 도관의 제 1 부분(41)은 외부 하우징(46)과 내부 칼라(48)를 포함한다. 내부 칼라(48)는 디스펜서 카트리지 스템(36)을 수용하도록 구성된다.
바람직한 구성에서, 액추에이터(6)는 도 5에서 큰 화살표(8)로 개략적으로 나타낸 바와 같이 액추에이터 배출 도관의 제 1 부분(41)의 하부에 결합하는, 전기-기계식 작동자(미도시)와 같은, 적절한 작동자에 의해 도 5에 도시된 초기의 휴지 위치에서 지지된다. 작동자의 상세한 설계 및 작동 또는 특정 작동자 그 자체의 사용은 본 발명의 일반적인 양태의 일부를 형성하지 않는다.
이러한 작동자는 상기한 바와 같이 디스펜서 카트리지(24)를 작동시키기 위해 디스펜서 카트리지 스템(36)을 디스펜서 카트리지(24) 내로 더 가압하도록 액추에이터(6)를 상향으로(도 5의 큰 화살표(8)의 방향으로) 더 가압하도록 작동될 수 있다. 이러한 작동자는 이후 액추에이터(6)가 도 5에 도시된 초기 휴지 위치로 하향 이동하도록 할 수 있으며, 이러한 하향 이동은, 상기한 바와 같이 도 5에 도시된 액추에이터(6)의 휴지 높이로 스템(36)을 외측으로(도 5에서 볼 때 아래쪽으로) 편향시키도록 작용하는 디스펜서 카트리진 스프링 시스템의 내부 편향 작용의 영향 하에 발생할 수 있다. 스템(36)의 이러한 추가적인 하향 이동은 디스펜서 카트리지 몸체의 내부 부분이 디스펜서 카트리지의 몸체 내부의 스템(36) 상의 플랜지와 결합함으로써 종료된다. 스템(36)이 액추에이터의 내부 칼라(48) 내부에서 슬라이딩 가능하게만 수용되는 경우(즉, 액추에이터(6)에 고정되게 연결되지 않음), 스템(36)으로부터 떨어지는 액추에이터(6)의 모든 하향 이동은, 작동자의 휴지 위치에서 액추에이터(6)가 아래에 있는 전기-기계식 작동자(미도시) 또는 다른 작동자에 결합됨으로써, 또는 하강된 휴지 위치에서 액추에이터(6)의 하부에 결합되기 위해 분배 시스템 프레임(20)에서 하향 연장된 적절한 이동 정지부(미도시)에 의해 방지될 수 있다. 따라서, 디스펜서 카트리지 스템(36)은 액추에이터(6)에 고정되게 부착될 필요가 없고, 디스펜서 카트리지 스템(36)의 하단부(즉, 스템(36)의 외측(하향) 돌출 단부)는 단지 액추에이터(6)의 제 1 부분(41)의 수용 칼라(48) 내에 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있다. 다른 한편으로는, 필요한 경우, 스템(36)의 하단부는 (예를 들어, 스냅-핏 결합 수단, 접착제 등(미도시))에 의해) 액추에이터(6)의 칼라(48)에 탈착식으로 또는 비-탈착식으로 연결될 수 있다.
디스펜서 카트리지(24)에 대한 그리고 및 디스펜서 카트리지(24)가 장착되는 분배 시스템 프레임(20)에 대한 액추에이터(6)의 수직 이동은 프레임(20)과 액추에이터(6)의 협력 부분에 의해 측면으로 안내된다. 특히, 액추에이터(6)의 배출 도관의 제 1 부분(41)의 하우징(46)은 측면으로 돌출된 그리고 수직으로 연장된 가이드 요소(50)(도4)를 형성하고, 분배 시스템 프레임(20)은 구성 요소들 간의 상대적인 슬라이딩 수직 이동을 수용하도록 액추에이터 가이드 요소(50)(도 2)를 수용하기 위한 중공의 측면으로 돌출된 가이드 채널(54)(도 3)을 포함한다.
도 5를 참조하면, 액추에이터 배출 도관의 수평 부분(41)은 내부 수평 통로(56)를 형성하며, 이는 이의 입구 단부에서, 디스펜서 카트리지 스템(36)으로부터의 제품의 배출 유동을 수용하기 위해, 내부 칼라(48)의 내부로 이어진다. 통로(56)는 액추에이터(6)의 배출 도관의 수직 부분(42)에 형성된 통로(58)로 이어진다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 액추에이터 배출 도관의 수직 부분의 통로(58)는 배출 도관의 수직 제 2 부분(42)의 상부까지 계속 연장되는 상부 연장 부분(59)을 포함하며, 이는 액추에이터 배출 도관의 수직 제 2 부분(42)의 상부에 장착된 리테이너(62)에 의해 제 자리에서 유지되는 팽창 가능한 탄성 멤브레인(60)에 의해 폐쇄된다.
액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 하부에는, 액추에이터 배출 도관의 수직 제 2 부분(42)의 상부의 상기한 제 1 리테이너(62)와 동일한 하부의 제 2 리테이너(62)(도 3, 도 4 및 도 5)에 의해 액추에이터(6) 상에서 유지되는 탄성의 압력-개방 가능한 밸브(140)가 있다.
도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 액추에이터 배출 도관의 제 1 부분(41)은, 카트리지의 중공 스템(36)과 유체 연통하도록 배치되고 및 액추에이터 배출 도관의 제 1 부분(41) 내의 통로(56)의 입구 단부를 형성하는 입구 개구(70)를 갖는 것으로 특징지어질 수 있다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 하단부는, 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42) 내부에 형성되고 유동성 물질이 통과할 수 있는 통로(58)와 연통하는 출구 개구(74)를 형성한다.
도 4를 참조하면, 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 상단부는, 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42) 내의 통로(58)의 연장 부분(59)(도 5)과 연통하는 중간 개구(76)를 형성한다. 중간 개구(76)(도 4)는, 중간 개구(76)가 입구 개구(70)(도 4)와 출구 개구(74)(도 3) 사이의 위치에서 통로와 연통하도록 배출 도관의 통로(56 및 58)를 연결함으로써 형성되는 전체 통로와 연통하는 것으로 특징지어질 수 있다. 도시된 바람직한 실시형태에서, 중간 개구(76)는 출구 개구(74)보다 약간 크다.
팽창 가능한 탄성 멤브레인(60)은 액추에이터(6)의 배출 도관의 중간 개구(76)(도 4)를 가로질러 배치되는 것으로 특징지어질 수 있다. 도 12 내지 도 15를 참조하면, 멤브레인(60)은 상향으로 볼록한(즉, 상향으로 돌출된) 팽창 가능한 부분(82)(도 15)에 의해 이의 상단부 근처에서 폐쇄되는 주변의 환형 벽(80)(도 15)에 의해 형성되는 대체로 환형인 주변 구성을 갖는다. 도 15에 도시된 실시형태에서, 멤브레인(60)의 환형 벽(80)은 절두 원추형의 하부, 내측 또는 내부 표면(84)을 가지며 절두 원추형의 상부, 외측 또는 외부 표면(86)을 갖는다. 하부 표면(84)은 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 교합하는 절두 원추형 단부 표면(88)(도 4 및 도 5) 상에서 밀봉 결합으로 안착되도록 구성된다.
도 15를 참조하면, 멤브레인 환형 벽의 상부 외측 표면(86)은 이하에서 더욱 상세히 설명되는 리테이너(62)의 내부와 밀봉식으로 결합되도록 구성된다.
도 15를 참조하면, 멤브레인(60)의 팽창 가능한 부분(82)은 대체로 원형인 구조를 갖는 헤드(90) 및 헤드(90)를 주변의 환형 벽(80)에 연결하기 위한 대체로 환형인 연결 부분(92)을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 헤드(90)는, 도시된 실시형태에서, 도 2의 단면도에서 보았을 때 원호를 형성하는 대체로 아치형인 내부 표면(94)을 갖지만, 이는 더욱 특히 부분적으로 반구인 표면으로 기술될 수 있다.
헤드(90)의 외부 측면은 환형의 절두 원추형 표면(98)에 의해 둘러싸인 중앙의 편평한 원형 부분(96)에 의해 부분적으로 형성된다. 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 헤드(90)는 중앙 종축에서 더 얇으며, 이로부터 방사상 외측으로 더 두껍게 된다.
또한, 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 헤드(90)는 도 15의 단면도에서 보았을 때 환형 연결 부분(92)으로부터 거리가 증가함에 따라 방사상 외측으로 경사지거나 연장되는 주변의 외부 표면(100)을 갖는다.
멤브레인(60) 부분의 특정 형상 및 이의 특정 치수는 재료, 전체 내경 및 외경, 및 그 밖의 인자에 따라 달라질 수 있다. 특정 구성, 치수 및 탄성 멤브레인 재료는 본 발명의 가장 일반적인 양태의 일부를 형성하지 않는다.
본 발명에 따르면, 멤브레인(60)은, 멤브레인(60)이 플런저(4)(도 21)와 결합될 때 팽창될 수 있고, 이하에서 설명되는 바와 같이, 플런저(4)가 멤브레인(60)에서 분리될 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 정상의, 실질적으로 응력을 받지 않는 원래 설치된 구성으로 복귀하는 적절한 탄성 재료로 제조된다.
멤브레인(60)은 신축적이고, 유연하고, 탄력적이며, 탄성이 있는 재료로부터 단일 구조(즉, 일체형 구조)로 성형되는 것이 바람직하다. 이는 D.C. 99-595 및 RBL-9595-40이란 상용 명칭으로 미국의 Dow Corning Corporation에서 판매하는 실리콘 고무와 같은 실리콘 고무를 포함하는 합성 열경화성 폴리머와 같은 엘라스토머를 포함할 수 있다. 또 다른 적합한 실리콘 고무 재료는 Wacker Silicone Company에서 Wacker 3003-40이라는 명칭으로 미국에서 판매되고 있다. 멤브레인(60)은 또한 그 밖의 열경화성 재료 또는 그 밖의 엘라스토머 재료, 또는 할로겐화 대응물을 포함하는 열가소성 프로필렌, 에틸렌, 우레탄 및 스티렌과 같은 물질을 기반으로 하는 것들을 포함하는 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머로부터 성형될 수 있다. 예를 들어, 사용할 수 있는 특정 비-실리콘 물질은 미국 오하이오주 44062, 미드필드(Middlefield), 매디슨 로드(Madison Road) 14910에 사무실을 둔 미국의 Gold Key Processing, Inc. 에서 Grade Z1118이라는 명칭으로 판매되고 있는 것과 같은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(ethylene propylene diene monomer, "EPDM") 고무이다. 사용할 수 있는 또 다른 비-실리콘 물질은 미국 오하이오주 44223, 카이어호가 폴즈(Cuyahoga Falls), 애스컷 파크웨이(Ascot Parkway) 101에 사무실을 둔 Graphic Arts Rubber에서 Grade GK0445081-2라는 명칭으로 미국에서 판매되고 있는 것과 같은 니트릴 고무이다. 많은 응용 분야에서, 멤브레인(60)과 접촉하는 유동성 물질과의 반응 및/또는 이의 혼입을 피하기 위해 물질이 실질적으로 비활성인 것이 바람직하다.
멤브레인(60)은 도 7 및 도 11에 도시된 리테이너(62)로 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42) 상에 유지되어 고정된다. 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 리테이너(62)는 환형 벽(103)에 의해 형성된 대체로 환형인 구조를 갖는다. 환형 벽의 상부에는, 멤브레인(60)의 상향 절두 원추형 표면(86)(도 15)을 고정하기 위한 하향 절두 원추형 표면(107)을 형성하는 내측으로 연장된 플랜지(105)가 있다.
도시된 리테이너(62)의 바람직한 실시형태에서, 작동 시스템의 제조시 멤브레인(60)과 리테이너(62)가 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 상단부에 조립체로서 장착되기 전에 멤브레인(60)이 리테이너(62) 내로 처음 삽입될 때 멤브레인(60)을 느슨하게 지지하기 위해 내부 숄더(shoulder) 또는 플랜지 세그먼트(segment, 109)(도 10)가 제공된다. 열가소성 재료(예를 들어, 폴리 프로필렌)로부터의 리테이너(62)의 사출 성형을 수용하기 위해, 상부 플랜지(105)(도 9 및 도 10)는 각각의 숄더 또는 플랜지 세그먼트(109) 위에 아치형 슬롯 또는 구멍(111)(도 9 및 도 10)을 형성한다.
리테이너 환형 벽(103)의 하단부는 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 외부 벽의 대응하는 환형 홈(115)(도 5)과의 스냅-핏 결합을 위해 방사상 내측으로 돌출된 내부의 환형 비드(113)를 포함한다. 리테이너 62)는, 제 2 부분(42) 상에 적절하게 장착될 때, 멤브레인(60)을 제 2 부분(42) 상에 누설 방지 구성으로 단단히 유지시킨다.
도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 환형 플랜지(105)는, 액추에이터(6)가 디스펜서 카트리지(24)를 작동시키도록 상향 이동될 때(즉, 액추에이터(6)가 도 21에 도시된 상승된 작동 위치로 이동될 때) 플런저(4)(도 5)에 의해 결합될 수 있도록 멤브레인(6)에 대한 접근을 제공하기 위한 중앙 개구(117)를 형성한다.
도시된 실시형태에서, 밸브(140)는 신축적이고, 탄성이 있고, 압력-개방 가능한, 자기-폐쇄식, 슬릿형 밸브이다. 이러한 밸브의 형태는 미국 특허 제 8,678,249호 및 제 5,839,614호 및 국제 특허 출원 공보 제 WO 2012/150937호에 개시되어 있다. 이들 특허 문헌의 기재 내용은 본 발명에 관련되고 모순되지 않는 범위 내에서 본원에 참고로 포함된다.
밸브(140)는 액체, 그 중에서도, 로션 및 크림과 같은 유동성 물질과 함께 사용하기에 적합하다. 밸브(140)는 신축적이고, 유연하고, 탄력적이며, 탄성이 있는 재료로부터 단일 구조(즉, 일체형 구조)로 탄성이 있는 재료로부터 단일 구조(즉, 일체형 구조)로 성형되는 것이 바람직하다. 이는 D.C. 99-595 및 RBL-9595-40이란 상용 명칭으로 미국의 Dow Corning Corporation에서 판매하는 실리콘 고무와 같은 실리콘 고무를 포함하는 합성 열경화성 폴리머와 같은 엘라스토머를 포함할 수 있다. 또 다른 적합한 실리콘 고무 재료는 Wacker Silicone Company에서 Wacker 3003-40이라는 명칭으로 미국에서 판매되고 있다. 밸브(140)는 또한 그 밖의 열경화성 재료 또는 그 밖의 엘라스토머 재료, 또는 할로겐화 대응물을 포함하는 열가소성 프로필렌, 에틸렌, 우레탄 및 스티렌과 같은 물질을 기반으로 하는 것들을 포함하는 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머로부터 성형될 수 있다. 예를 들어, 사용할 수 있는 특정 비-실리콘 물질은 미국 오하이오주 44062, 미드필드(Middlefield), 매디슨 로드(Madison Road) 14910에 사무실을 둔 미국의 Gold Key Processing, Inc. 에서 Grade Z1118이라는 명칭으로 판매되고 있는 것과 같은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(ethylene propylene diene monomer, "EPDM") 고무이다. 사용할 수 있는 또 다른 비-실리콘 물질은 미국 오하이오주 44223, 카이어호가 폴즈(Cuyahoga Falls), 애스컷 파크웨이(Ascot Parkway) 101에 사무실을 둔 Graphic Arts Rubber에서 Grade GK0445081-2라는 명칭으로 미국에서 판매되고 있는 것과 같은 니트릴 고무이다. 많은 응용 분야에서, 밸브와 접촉하는 유동성 물질과의 반응 및/또는 이의 혼입을 피하기 위해 물질이 실질적으로 비활성인 것이 바람직하다.
본 발명의 밸브(140)는 초기의 폐쇄된, 작동되지 않는, 실질적으로 응력을 받지 않는 휴지 위치 또는 구성을 갖는다(도 2, 도 3 및 도 16 내지 도 20). 이하에서 설명되는 바와 같이 충분히 높은 차압이 밸브(140)를 가로질러 작용할 때, 밸브(140)는 "개방" 위치 또는 구성(도 21 및 도 22)으로 가압될 수 있다.
도 14, 도 19 및 도 20을 참조하면, 밸브(140)는 주변 장착 부분 또는 플랜지(142)를 갖는다. 플랜지(142)는 밸브가 장착되는 작동 시스템에 장착되거나, 부착되거나, 연결되거나 또는 이를 수용하기 위한 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 도 14, 도 19 및 도 20에 도시된 플랜지(142)의 특정 구성은 대체로 수직 단면으로 보았을 때 변형된 더브-테일(dove-tail) 구성으로 특징지어질 수 있다. 플랜지(142)는 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 하단부 및 하부의 제 2 리테이너(62) 사이에 고정되어 밸브(140)를 시스템에 유지하도록 구성된다. 바람직하게, 장착 플랜지(142)는, 밸브 플랜지(142)가 제 2 리테이너(62)와 배출 도관의 제 2 부분(42)의 하단부 사이에서 압축식으로 결합될 때, 안전한 내-누출성 시일(leak-resistant seal)의 형성을 수용하도록 탄성적으로 압축된다. 이를 위해, 밸브 플랜지(142)는 배출 도관의 제 2 부분(42)의 하단부 상의 대응하는 절두 원추형 표면(144)(도 3 및 도 5)과 결합하기 위한 절두 원추형 표면(142)(도 20)을 포함한다. 밸브 플랜지(142)는 제 2 리테이너(62) 상의 대응하는 절두 원추형 표면(107)(도 5 및 도 11)과 결합하기 위한 절두 원추형 표면(145)(도 20)을 포함한다.
도시된 바와 같은 리테이너(62)의 바람직한 실시형태에서(도 7 내지 도 12), 작동 시스템의 제조시 리테이너(62)가 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 하단부에 장착되기 전에 밸브(140)가 리테이너(62) 내로 처음 삽입될 때 밸브(140)의 플랜지(142)를 느슨하게 지지하기 위해 내부 숄더(shoulder) 또는 플랜지 세그먼트(segment, 109)(도 10)가 제공된다. 열가소성 재료(예를 들어, 폴리 프로필렌)로부터의 리테이너(62)의 사출 성형을 수용하기 위해, 리테이너 상부 플랜지(105)(도 9 및 도 10)는 각각의 숄더 또는 플랜지 세그먼트(109) 위에 아치형 슬롯 또는 구멍(111)(도 9 및 도 10)을 형성한다.
제 2 리테이너(62)의 환형 벽(103)의 하단부는, 내부에 수용된 밸브(140)와 함께 리테이너(62)가 배출 도관의 제 2 부분(42)의 하부 상에 적절하게 장착될 때, 액추에이터 배출 도관의 제 2 부분(42)의 외부 벽의 대응하는 환형 홈(147)(도 5)과의 스냅-핏 결합을 위해 방사상 내측으로 돌출된 내부의 환형 비드(113)를 포함한다.
도 11 및 도 21에서 볼 수 있는 바와 같이, 환형 플랜지(105)는, 액추에이터(6)가 디스펜서 카트리지(24)를 작동시키기 위해 상향 이동될 때(즉, 액추에이터(6)가 도 21에 도시된 상승된 작동 위치로 이동될 때) 밸브(140)가 개방되어 일부 유동성 제품을 배출할 수 있도록 밸브(140)(도 21)에 대한 접근을 제공하기 위해 하부 리테이너(62) 내에 중앙 개구(117)를 형성한다.
배출 도관의 제 2 부분(42)의 적절한 변경과 함께, 밸브 플랜지(142)에 대해 그 밖의 형상이 사용될 수 있다. 밸브(140) 상에 적용될 수 있는 플랜지 단면의 일부 다른 형태가 미국 특허 제 5,409,144호에 예시되어 있다. 일부 응용 분야에서, 접착제, 열 접합, 또는 그 밖의 적절한 수단에 의해 시스템에 부착하도록 플랜지(142)를 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
플랜지(142)를 밸브 헤드(160)(도 19 및 도 20)에 연결하는 대체로 환상인 중간 부분 또는 슬리브(150)(도 19 및 도 20)가 플랜지(142)로부터 대체로 방사상 내측으로 연장된다. 밸브 헤드(160)는 신축적이고 탄성이 있다. 밸브 헤드(160)는 종축(162)(도 20)에 대해 대체로 원형인 구성을 갖는다. 유동성 물질은, 도 21에 도시된 바와 같이 밸브(140)가 개방될 때 종축(162)을 따라 배출 유동 방향으로 밸브(140)를 통해 분배되거나 배출될 수 있다.
도 20을 참조하면, 밸브 헤드(160)는 축 방향으로 내측 방향을 향하는 내부 측면(166)을 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 도 20을 참조하면, 밸브 헤드(160)는 축 방향으로 외측 방향을 향하는 외부 측면(170)을 갖는 것으로 특징지어질 수 있다.
도 20을 참조하면, 밸브 헤드(160)의 외주는 바람직하게, 밸브 헤드(160)의 축 방향 내측 주변 코너에서 시작하여 약간 방사상 내측 테이퍼(taper)를 갖고 이로부터 축 방향 외측으로 연장되어 결국은 커넥터 슬리브(150)에서 종료되는, 약간 테이퍼진 가장자리 표면(174)에 의해 형성된다.
밸브 헤드의 외부 측면(170)은, 밸브의 외부 측면(170) 상의 환경과 연결되며 밸브 헤드(160)가 완전히 후퇴된 폐쇄 위치에 있을 때 외부 표면(176) 쪽을 향해 바라볼 때 오목한 형상을 갖는 외부 표면(176)(도 20)을 갖는다.
밸브 헤드의 내부 측면(166)은, 부분적으로 구형이고(밸브의 내부 측면(166) 쪽을 향해 보았을 때 볼록함) 밸브 헤드(160)가 완전히 후퇴된 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 헤드(160)의 중심 부분(181)으로부터 방사상 외측으로 배치된 환형 부분(180)(도 20)에 의해 형성되는 내부 표면을 갖는다. 즉, 도 20을 참조하면, 밸브 헤드의 내부 표면 상의 환형 부분(180)은 종축(162)을 포함하는 평면을 따라 바라볼 때 종단면에서 원호를 형성하는 부분적으로 구형 궤적 상에 놓인다. 도 16 및 도 20에 도시된 밸브(160)의 실시형태에서, 환형 부분(180)과 내부 중앙 부분(181) 사이의 경계는 밸브 헤드(160)의 내부 표면 상의 원형 접선(182)에 의해 형성된다. 중앙 부분(181)은 밸브 헤드(160)가 완전히 후퇴된 폐쇄 위치에 있을 때 평면의 원형 구성을 갖는다.
도 20을 참조하면, 밸브 헤드의 외부 표면(176)은 종축(162)을 포함하는 평면을 따라 바라볼 때 종단면에서 원호를 형성하는 부분적으로 구형 궤적 상에 놓인다.
또한, 도 20에 도시된 밸브(140)의 실시형태의 바람직한 형태에서, 밸브 헤드의 외부 표면(176)의 원호의 반경은 밸브 헤드의 내부 측면의 환형 부분(180)의 원호의 반경보다 작다.
밸브 헤드(160)를 도 20에 도시된 단면에서 보았을 때, 밸브 헤드(160)는 밸브 헤드(160)의 방사상 외측 부분에서 다소 두껍고 밸브 헤드(160)의 방사상 내측 부분에서 더 얇다. 이러한 구성은 바람직한 개방 동작 및 폐쇄 동작을 제공하는 것을 지원한다.
도 16, 도 17 및 도 20을 참조하면, 밸브 헤드(140)는 (도 20에 도시된) 밸브 헤드의 종축(162)으로부터 측면으로 또는 방사상 퍼지는 다수의 슬릿(184)에 의해 형성되는 정상적으로 폐쇄된 오리피스를 갖는다. 밸브(140)의 도시된 실시형태는 네 개의 슬릿(184)을 갖는다. 더 적은 또는 더 많은 슬릿(184)이 사용될 수 있다. 슬릿(184)은 밸브 헤드(160)를 통해 횡 방향으로 내부 측면(166)에서 외부 표면(176)으로 연장된다. 각각의 슬릿(184)은 방사상 외측 단부에서 종료한다. 밸브(140)의 도시된 실시형태에서, 슬릿(184)은 동일한 길이이지만, 슬릿은 동일하지 않은 길이일 수 있다.
밸브(140)의 바람직한 형태의 실시형태에서, 각각의 슬릿(184)은 평면이고 밸브의 중심 종축(162)에 평행하다. 각각의 슬릿(184)은 헤드의 외부 표면(176)을 따라 그리고 헤드의 내부 표면(178)을 따라 선형 궤적을 형성하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 슬릿(184)은 종축(162) 상의 원점에서 분기하여 인접한 슬릿(184)의 각각의 쌍 사이에서 동일한 크기를 형성한다. 바람직하게, 네 개의 슬릿(184)은 서로 90° 각도로 분기하여 두 개의 수직인 교차하는 더욱 긴 슬릿을 형성한다. 바람직한 형태의 밸브(140)에서, 네 개의 슬릿(184)은 동일한 교차 각도로 배향된 두 개의 더욱 긴 교차하는 슬릿으로 특징지어질 수 있다. 슬릿(184)의 길이 및 위치는 밸브(140)의 소정의 개방 압력뿐만 아니라 그 밖의 분배 특성을 변화시키도록 조절될 수 있다.
슬릿(184)은 밸브 헤드(160)에서 네 개의 대체로 부채-형상의 동일한 크기의 플랩(flap) 또는 페탈(petal, 186)(도 21)을 형성한다. 플랩 또는 페탈(186)은 밸브 헤드(160)의 "개방 가능한 영역" 또는 "개방 가능한 부분"으로 특징지어질 수 있다. 각각의 플랩 또는 페탈(186)은 슬릿(184)에 의해 형성되는 한 쌍의 분기하는 횡 측면을 가지며, 각각의 횡 측면은 밸브(140)가 폐쇄될 때 인접한 페탈(186)의 대응하는 횡 측면에 대해 밀봉된다.
밸브(140)는 슬릿(184)과 함께 성형될 수 있다. 대안적으로, 밸브 슬릿(184)은 적절한 종래 기술에 의해 밸브(140)의 중앙 헤드(160)로 연속적으로 절단될 수 있다. 작동 중에, 충분한 힘이 밸브 헤드(160)의 내부 표면(178)에 인가될 때(밸브 헤드(160) 전체에 차압을 받게 하는 것과 같이), 페탈(186)은 슬릿(184)의 교차점으로부터 외측으로(도 21에서 아래쪽으로) 강제로 개방될 수 있다.
밸브(140)가 완전히 후퇴된 폐쇄 위치(도 20)에있을 때, 커넥터 슬리브(150)는 관형 멤브레인(tubular membrane, 150)의 형태로 관형 구성을 가지며, 멤브레인(150)은 내부 표면(188) 및 외부 표면(190)을 형성한다. 종단면에서 보았을 때(도 20에 도시된 바와 같이), 커넥터 슬리브(150)는 밸브 플랜지(142)와 연결되는 직선형의 제 1 레그 부분(194)을 가지며, 제 1 레그 부분으로부터 아치형으로 연장되어 밸브 헤드(160)에 연결되는 제 2 레그 부분(194)을 갖는다. 각각의 레그 부분(192 및 194)의 두께는 변할 수 있다.
밸브(140)의 도시된 실시형태에서, 커넥터 슬리브(150)는, 밸브 헤드(160)의 일부가 가장자리 플랜지(142)를 지나 축 방향 외측으로 돌출하도록 밸브 헤드(160)를 위치시킨다.
밸브(140)의 슬리브(150)는 원하는 유동 특성을 달성하기 위해 특정 시스템 및 특정 유형의 유동성 물질과 함께 사용되도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유동성 물질의 점도와 밀도가 고려해야 할 요소이다. 밸브 재료의 강성 및 경도와 밸브 헤드(160) 및 커넥터 슬리브(150) 두 부분의 크기 및 두께가 고려해야 할 추가적인 요소이다.
밸브(140)는 밸브(140)가 충분한 차압(즉, 밸브 헤드(160)의 내부 측면 상에서보다 밸브 헤드(160)의 외부 측면 상의 더 낮은 압력)을 받을 때 외측으로 개방된다. 밸브(140)는 또한 내부로 개방함으로써(내부 압력이 낮을 때) 통기를 수용한다.
밸브(140)는 밸브의 외부 측면을 흡입하거나 또는 밸브의 외부 측면에 감소된 압력을 받게 함으로써 외측으로 개방될 수 있다. 그러나, 많은 통상적인 분배 응용에서, 밸브(140)는 밸브 헤드(160)의 내부 측면을 증가된 압력을 받게 함으로써 개방된다. 다음의 설명에서, 밸브(140)의 작동은 밸브(140)를 더욱 낮은 주변 압력 환경으로 외측으로 개방하기에 충분한 이러한 증가된 내부 압력을 참조하여 설명될 것이다.
밸브(140)의 개방은 소정의 최소 개방 압력에 응답하여 발생하는 것으로 특징지어질 수 있다. 밸브(140)는 통상적으로 밸브 페탈(186)이 완전히 개방되도록 하는 소정의 최소 개방 압력을 가지도록 설계되고, 원하는 소정의 최소 개방 압력의 선택은 특히 (1) 특정 유동성 물질에 바람직한 유동 기준, 및 (2) 유동성 물질에 의해 밸브(140)의 내부 측면에 인가되고 밸브(140)가 개방되게 해서는 안 되는 최대 정수두(static head)에 따라 결정된다.
작동 중에, 밸브(140)는 다음과 같은 방식으로 기능한다. 밸브(140)는 정상적으로, 도 5, 도 6 및 도 16 내지 도 20에 도시된 초기의 정상적으로 폐쇄된 구성을 취하며, 밸브(140)는 변형 없이(플랜지(142)가 장착 부품에 의해 충분히 압축 결합된 경우 플랜지(142)를 제외하고) 실질적으로 원래의 성형된 형상으로 유지된다. 밸브(140)가 정상적으로 폐쇄된 구성에 있을 때, 커넥터 슬리브(150)는 실질적으로 응력을 받지 않으며, 밸브 배출 오리피스 슬릿(184)은 완전히 폐쇄되고, 밸브 헤드(160)는 밸브 헤드(160)가 개방될 때 이의 위치에 비해 약간 축 방향으로 내측인 후퇴된 위치에 있다.
증가된 압력이 밸브의 내부 측면(166) 상에 형성될 때와 같이 충분한 차압이 밸브 헤드(160)에 걸쳐 형성될 때, 커넥터 슬리브(150)의 만곡된 레그 부분(194)은 변형되기 시작하고(즉, 직선이 되거나 덜 만곡되고), 밸브 헤드(160)는 다소 축 방향 외측으로(도 5 및 도 6에서 아래쪽으로) 이동하기 시작한다.
밸브 헤드(160)의 내부 측면(166) 측이 추가의 압력을 받게 됨에 따라, 커넥터 슬리브(150)의 만곡된 제 2 레그 부분(194)이 곧게 펴지고 연장되는 경향이 있기 때문에 밸브 헤드(160)는 약간 외측으로 계속 이동한다.
밸브 헤드(160)의 내부 측면이 더욱 증가된 압력을 받을 때, 밸브 헤드(160)는 그 자체로 약간 외측으로 계속 이동한다. 그러나, 커넥터 슬리브의 제 2 레그 부분(194)은 이미 어느 정도 신장되고 연장되기 때문에, 밸브 헤드(160)의 추가적인 외측 이동은 커넥터 슬리브(150)를 종 방향으로 약간 신장시키고 팽팽하게 하며, 따라서 밸브 헤드(160)에 가해진 외측 방향의 토크를 증가시킨다. 또한, 밸브 헤드(160)의 추가적인 외측으로의 이동은 밸브 헤드(160)를 특히 외부 표면(176)을 따라 평탄화하거나 또는 신장시키는 경향이 있다. 이러한 평탄화 동작은 밸브 헤드(160)의 원형의 평면 형상을 약간 확대 또는 팽창시키는 경향이 있으며, 이러한 확대는 다시 커넥터 슬리브(150)에 의해 밸브 헤드(160)의 가장자리 표면(174)에 인가되는 방사상 내측으로 향한 힘에 의해 저항되고, 따라서 밸브(140) 내에 또 다른 복잡한 패턴의 응력을 형성하며, 이들은 밸브 헤드(160)를 방사상 내측 방향으로 압축시키는 경향이 있는 응력을 포함한다.
추가적인 압력이 밸브 헤드(160)의 내부 측면에 가해질 때, 밸브 헤드(160)는 커넥터 슬리브(150)의 추가적인 종 방향 신장 및 밸브 헤드(160)의 평면 형상의 추가적인 확대에 의해 외측으로 계속 이동한다. 밸브 헤드(160)의 가장자리 부분(174)은 커넥터 슬리브(150)에 의해 이에 가해지는 증가된 토크 힘의 결과로서 더욱 내측으로 탄성 변형된다. 이러한 결합된 힘 및 동작은 또한, 밸브 페탈(186)이 개방되기 시작하기 직전에 발생하는, 밸브 헤드(160)를 더욱 압축시키는 역할을 하며, 밸브 헤드(160)는 "분기 상태(bifurcation state)"로 특징지어 질 수 있는 일시적으로 상대적으로 불안정한 평형 상태에 있다. 분기 상태에서 밸브 헤드(160)에 작용하는 결합된 힘은, 밸브 헤드의 내부 측면(166)의 표면 상에 추가적인 외측 힘이 인가되면, 도 21에 도시된 방식으로 밸브 페탈(186)을 분리함으로써 밸브(140)가 신속하게 외측으로 개방되어 오리피스를 개방하고, 따라서, 밸브 헤드의 개방된 페탈(186)을 통해 유동성 물질을 분배한다. 도 21은 밸브(140)를 통해 유동하는 유동성 물질의 배출 또는 방울(191)의 일부를 도시하고 있다.
힘과 응력이 밸브(140)의 작동에 어떻게 영향을 미치는지에 관해서 다양한 이론 및 설명이 본원에서 제기되었지만, 이러한 이론 및 설명에 구속되는 의도는 없다는 것을 이해할 것이다. 또한, 첨부된 청구 범위의 범주 내에 있는 모든 구조는 단지 이러한 밸브 구조의 작동이 본원에 제시된 설명 및 이론에 의해 설명되지 않을 수도 때문에 청구 범위의 범주에서 배제되어서는 안 된다.
밸브(140)의 페탈(186)은 또한 내부 압력이 소정의 양만큼 외부 압력보다 작은 충분한 차압을 받을 때 내측으로 개방될 수 있다. 이는 (1) 밸브(140)의 외부 측면 상의 페탈(186) 상에 매달린 물질의 잔류물 또는 잔류 꼬리가 밸브를 통해 밸브의 내부 측면으로 다시 흡입될 수 있게 하고, (2) 밸브를 통한 주위 외부 대기의 통기가 압력을 균등하게 하게 할 수 있고, 이 압력에서 밸브(140)의 내측으로 개방된 페탈(186)이 폐쇄될 것이다.
액추에이터(6)가 도 21의 화살표(8)로 개략적으로 나타낸 바와 같이 적절한 수단(예를 들어, 사람의 손가락 또는 전기-기계식 작동자(미도시))에 의해 상향 이동될 때, 디스펜서 카트리지(24)가 작동되어 유동성 물질 제품을 상기한 바와 같이 액추에이터 배출 도관의 통로(56, 58) 내로 분배한다. 동시에, 액추에이터(6)의 배출 도관의 제 2 부분(42)의 상단부는 플런저(4)(이는 액추에이터 시스템의 일부이지만, 도시된 실시형태에서는 도 21에 도시된 바와 같이 분배 시스템(2)의 프레임(20)에서 하향 돌출됨)에 대해 이동한다. 멤브레인(60)은 액추에이터(6)가 도 21에 도시된 바와 같이 상향 이동함에 따라 고정 플런저(4)의 단부와 결합한다. 따라서, 멤브레인(60)은 도 21에 도시된 바와 같이 액추에이터(6)의 제 2 부분(42)의 통로(58)의 연장 부분(59) 내에서 팽창하게 된다. 통로(56 및 58)(및 연장 부분(59))에 의해 형성된 용적을 채우도록 이전에 작동되지 않은 시스템에서, 통로를 처음 채우기 위해 다수의 작동이 필요할 수 있다. 일단 통로가 채워지면, 추가적인 작동은 액추에이터(6)의 배출 도관 내의 제품의 압력을 증가시키고, 충분한 증가된 압력은 도 21에 도시된 바와 같이 배출 도관의 바닥에 있는 밸브(140)를 개방한다.
액추에이터 통로가 채워지고 난 후, 스트로크 길이의 한계까지의 액추에이터(6)의 추가적인 한 번의 상향 스트로크는 일정량의 제품이 디스펜서 카트리지로부터 액추에이터(6)로 배출되게 하여 시스템을 충분히 가압하여 밸브(140)의 페탈(186)을 개방하고, 그 결과 개방된 밸브(140)를 통해 액추에이터(6)의 배출 도관의 하부로부터 대체로 상응하는 양의 제품이 배출되거나 분배된다.
액추에이터(6)의 상향 이동의 끝에서, 디스펜서 카트리지(24)는 완전히 작동되었다. 이 시점에서, 디스펜서 카트리지(24)가 펌프식 디스펜서 카트리지인 경우, 펌프 내부의 피스톤은 가압 이동의 한계에 도달하여 유동성 제품을 더 이상 배출하지 않고 더 이상 가압하지 않게 된다. 따라서, 액추에이터 배출 도관의 통로(56, 58, 및 59) 내의 압력은 제품이 개방된 밸브(140)를 통해 배출될 때 감소한다. 압력이 충분히 떨어지면, 밸브(140)는 이의 본래의 탄성으로 인해 폐쇄된다. 그러나, 일정량의 제품은 도 23에 도시된 바와 같이 폐쇄된 밸브(140)에 매달린 상태로 남아있을 수 있고, 매달린 소정량의 제품은 번호 191X로 표시되어 있다. 이러한 매달린 소정량의 제품은 잔류 방울, 잔류물 또는 매달린 꼬리(191X)로 특징지어질 수 있다. 이는 다소 바람직하지 않을 수 있으며 및/또는 꼬리(191X)가 나중에 떨어지거나 이탈되는 경우 물질의 원치 않는 침전을 초래할 수도 있다. 그러나, 매달린 꼬리(191X)는 다음에 설명되는 바와 같이 액추에이터(6) 내부로 다시 되돌아 갈 수 있다.
액추에이터(6)의 상향 스트로크의 끝에서, 그리고 액추에이터(6) 상의 상향 힘(도 21에서 화살표(8)로 표시됨)이 해제되면, 액추에이터(6)는 디스펜서 카트리지(24) 내부의 중력 및/또는 스프링(미도시)의 영향 하에 하부의 휴지 위치로 복귀할 수 있다. 상기한 바와 같이, 액추에이터(6)의 하강된 휴지 위치는 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다(예를 들어, 아래에 있는 전기-기계식 작동자(미도시) 또는 다른 작동자(미도시))의 휴지 위치, 또는 액추에이터(6)의 하부에 결합되기 위해 분배 시스템 프레임(20)에서 하향 연장된 적절한 이동 정지부(미도시)에 의해).
본 발명에 따르면, 꼬리(191X)는 액추에이터(6)가 하강된 휴지 위치로 복귀할 때 도 24에 도시된 바와 같이 액추에이터(6) 내부 흡입될 수 있다. 하강된 휴지 위치로의 액추에이터(6)의 복귀는 팽창된 멤브레인(60)을 플런저(4)로부터 멀리 이동 시켜서 탄성 멤브레인(60)이 본래의 응력을 받지 않는 상태로 되돌아가도록 하며(도 23을 도 24와 비교하라), 이러한 과정은 액추에이터(6)의 내부 통로, 특히 내부 통로(58) 및 이의 연장 부분(59) 내의 압력의 감소를 가져온다. 이러한 압력 감소는 통로(58) 및 연장 부분(59) 내의 내부 압력이, 도 24에 도시된 바와 같이 폐쇄된 밸브(140)가 개방되어 꼬리(191X)가 통로(58) 내측으로 흡입되기에 충분한 양만큼 주위 대기압 이하로 떨어지게 하며, 이후 소량의 주변 대기의 통기가 통로(58) 내의 압력을 주위 대기압과 실질적으로 동일하게 함으로써, 밸브 페탈(186)이 이의 본래의 탄성으로 인해 (도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이) 완전히 폐쇄된 위치로 다시 이동한다. 플런저(4), 멤브레인(60) 및 액추에이터(6) 내의 내부 통로 간의 상호 작용으로 인해, 잔여 물질의 바람직하지 않은 매달린 꼬리(191X)가 재사용을 위해 액추에이터(6)의 외부에서 액추에이터(6)의 내부로 이동된다. 이는 또한 액추에이터(6)의 외측 하단부가 더욱 양호한 외관을 갖도록 한다.
도 25는 도 1 및 도 24를 참조하여 이전한 설명한 제 1 실시형태의 액추에이터(6)와 플런저(4)와 각각 기증적으로 유사한 액추에이터(6A)와 협동 플런저(4A)를 포함하는 대체적인 실시형태의 액추에이터 시스템이 도시된 액추에이터 시스템의 대체적인 실시형태를 도시한다.
액추에이터(6A)의 대체적인 실시형태는 (제 1 실시형태의 밸브(140)와 같은) 밸브를 포함하지 않고, (제 1 실시형태의 밸브 리테이너(62)와 같은) 밸브 리테이너를 포함하지 않는다. 밸브가 없으면, 또 다른 실시형태의 액추에이터(6A)는 출구 개구(74A)를 형성하는 영구적으로 개방된 하단부를 갖는다. 특히, (1) 분배될 유동성 제품의 점도, (2) 액추에이터(6A)의 통로(58A)의 단면적, 및 (3) 액추에이터(6A)의 도관을 제조하는 재료에 따라, 정상적으로 폐쇄된 출구 밸브는 필요하지 않다. 시스템의 이러한 대체적인 실시형태는, 도 25에 도시된 대체적인 실시형태에는 포함되지 않는 제 1 실시형태의 시스템 밸브(140)의 작용을 제외하고, 도 1 내지 도 24를 참조하여 위에서 설명한 제 1 실시형태와 실질적으로 동일한 방식으로 동작한다.
분배 시스템 및 대체적인 실시형태의 액추에이터(6A) 및 플런저(4A)의 나머지 구성 요소는 도 1 내지 도 24를 참조하여 위에서 설명한 제 1 실시형태의 분배 시스템 및 유사한 구성 요소와 동일하다.
대체적인 실시형태의 액추에이터(6A)는 제품으로 채워질 때 액추에이터(6A)의 통로(58A) 내에 제품을 수용하는데, 배출 통로의 적절한 크기의 작은 직경 및 제품의 점도로 인해 제품이 액추에이터(6A)의 개방된 하단부에서 떨어지지 않기 때문이다. 그러나, 액추에이터(6A)가 작동하는 동안, 유동성 제품은 액추에이터(6A)의 개방된 하단부를 통해 배출될 수 있다. 이러한 배출 후에, 배출 물질(즉, 제품)의 작은 잔류물 또는 매달린 꼬리는 액추에이터(6A)의 개방된 하단부 내의 물질에서 매달린 상태로 남아있을 수 있다(액추에이터(6)의 제 1 실시형태를 참조로 도 23에서 도시된 꼬리(191X)와 유사함). 결합된 플런저(4A)로부터 아래쪽으로 떨어진 액추에이터(6A)의 비작동의 휴지 위치로의 복귀는, 멤브레인(60A)이 이의 변형되지 않은 구성으로 복귀함에 따라 액추에이터(6A)의 통로(58A) 내에서 압력의 감소를 유발할 것이고, 도 1 및 도 24를 참조하여 위에서 설명한 제 1 실시형태와 유사한 방식으로 제품의 매달린 꼬리 또는 잔류물이 액추에이터(6A)의 하단부의 내부 통로(58A) 안쪽으로 흡입되게 할 것이다.
본 발명은 다음의 1 내지 13번의 설명 또는 양태에서 요약될 수 있다.
1. 유동성 물질 분배 시스템을 위한 작동 시스템에 있어서, 상기 분배 시스템은 (I) 프레임; 및 (II) 디스펜서 카트리지를 포함하고, 상기 디스펜서 카트리지는 (A) 유동성 물질과 연통하는 프레임 상에 장착될 수 있고; 및 (B) 왕복 가능한 제품-분배 중공 스템을 갖고, 상기 스템은 (i) 카트리지가 작동되지 않는 연장 위치로 편향되고, 및 (ii) 확장 위치로부터, 스템을 통해 유동성 물질을 배출하기 위해 카트리지가 작동되는 가압 위치로 이동할 수 있고,
상기 작동 시스템은,
(A) 프레임 상의 플런저; 및
(B) 액추에이터(6, 6A)를 포함하고, 상기 액추에이터는.
(1) 배출 도관과 프레임 간의 서로에 대한 상대 이동을 수용하도록 프레임에 인접하게 배치되는 배출 도관, 상기 배출 도관은,
(a) 카트리지가 작동될 때 카트리지의 중공 스템으로부터 배출되는 유동성 물질을 수용하기 위해 카트리지의 중공 스템과 유체 연통하게 배치될 수 있는 입구 개구;
(b) 유동성 물질이 배출될 수 있는 출구 개구;
(c) 상기 입구 개구와 상기 출구 개구 사이의 통로; 및
(d) (i) 상기 입구 개구와 상기 출구 개구 사이의 상기 통로와 연통하고, 및 (ii) 상기 플런저를 수용할 수 있는 중간 개구를 형성하고, 및
(2) 팽창 가능한 탄성 멤브레인을 포함하고, 상기 팽창 가능한 탄성 멤브레인은,
(a) 상기 중간 개구를 가로질러 배치되고;
(b) 유동성 물질을 상기 카트리지로부터 상기 배출 도관의 통로로 배출하기 위해 카트리지의 중공 스템을 가압하도록 프레임과 상기 배출 도관 간의 서로를 향한 상대 이동 동안 상기 플런저에 의해 팽창되고; 및
(c) 프레임과 상기 배출 도관 간의 서로 떨어지는 상대 이동 동안 상기 플런저에 의해 덜 팽창됨으로써, 카트리지의 중공 스템이 카트리지가 작동되지 않는 연장 위치를 향해 편향되고, 이에 따라 상기 멤브레인의 감소된 팽창으로 인해 상기 통로의 체적이 증가함에 따라 주위 대기압이 유동성 물질의 적어도 일부를 상기 배출 도관의 출구 개구로부터 내측으로 가압할 수 있다.
2. 제 1 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 배출 도관은 디스펜서 카트리지의 중공 스템의 연장 위치에 해당하는 제 1 위치 및 디스펜서 카트리지의 중공 스템의 가압 위치에 해당하는 제 2 위치 간의 수직 왕복 이동을 위해 프레임에 의해 안내되는, 작동 시스템.
3. 제 1 양태 또는 제 2 양태에 따른 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A)으로서 상기 멤브레인(60, 60A)을 유지하기 위해 상기 배출 도관(41, 42) 상에 장착되는 제 1 리테이너(62)를 더 포함하는 작동 시스템.
4. 제 1 양태 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, (1) 정상적으로 폐쇄된 구성을 갖고, 및 (2) 상기 출구 개구에 배치되는 압력-개방 가능하고, 신축적이고, 탄성이 있는 자기-밀봉식 슬릿 밸브를 더 포함하는 작동 시스템.
5. 제 1 양태 내지 제 4 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 밸브를 유지하기 위해 상기 배출 도관 상에 장착되는 제 2 리테이너를 더 포함하는 작동 시스템.
6. 제 1 양태 내지 제 5 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 멤브레인은 탄성 변형 가능한 재료로부터 별도로 성형되는, 작동 시스템.
7. 제 1 양태 내지 제 6 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 멤브레인은 (A) 상기 플런저를 수용하기 위한 팽창 가능한 부분; 및 (B) 상기 배출 도관 상에 유지되기 위한 환형 벽을 더 포함하는, 작동 시스템.
8. 제 1 양태 내지 제 7 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 멤브레인은 상기 통로와 연통하는 대체로 아치형인 내부 표면을 갖는, 작동 시스템.
9. 제 1 양태 내지 제 8 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 멤브레인은 (A) 헤드 부분; 및 (B) 환형 연결 부분을 더 포함하고, 상기 헤드 부분은 상기 환형 연결 부분보다 얇은, 작동 시스템.
10. 제 1 양태 내지 제 9 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 통로는 상부 연장 부분을 더 포함하고, 상기 중간 개구는 상기 상부 연장 부분을 가로질러 연장되는, 작동 시스템.
11. 제 1 양태 내지 제 10 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 중간 개구는 상기 출구 개구와 축 방향으로 정렬되는, 작동 시스템.
12. 제 1 양태 내지 제 11 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 플런저는 부분적으로 반구인 표면의 형태로 종료하는, 작동 시스템.
13. 제 1 양태 내지 제 12 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 작동 시스템으로서, 상기 배출 도관의 중간 개구는 상기 출구 개구보다 큰, 작동 시스템.
본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명에 대한 다양한 변형 및 변경이 본 기술 분야의 숙련자에게 명백해질 것이다. 예시적인 실시형태 및 실시예는 단지 예로서 제공되며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

Claims (13)

  1. 유동성 물질 분배 시스템(2)을 위한 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A)에 있어서, 상기 분배 시스템(2)은 (I) 프레임(20); 및 (II) 디스펜서 카트리지(24)를 포함하고, 상기 디스펜서 카트리지는 (A) 유동성 물질과 연통하는 프레임(20) 상에 장착될 수 있고; 및 (B) 왕복 가능한 제품-분배 중공 스템(36)을 갖고, 상기 스템은 (i) 카트리지(24)가 작동되지 않는 연장 위치로 편향되고, 및 (ii) 확장 위치로부터, 스템(36)을 통해 유동성 물질을 배출하기 위해 카트리지(24)가 작동되는 가압 위치로 이동할 수 있고,
    상기 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A)은,
    (A) 프레임(20) 상의 플런저(4, 4A); 및
    (B) 액추에이터(6 6A)를 포함하고, 상기 액추에이터는.
    (1) 배출 도관(41, 42)과 프레임(20) 간의 서로에 대한 상대 이동을 수용하도록 프레임(20)에 인접하게 배치되는 배출 도관(41, 42), 상기 배출 도관은,
    (a) 카트리지(24)가 작동될 때 카트리지의 중공 스템(36)으로부터 배출되는 유동성 물질을 수용하기 위해 카트리지의 중공 스템(36)과 유체 연통하게 배치될 수 있는 입구 개구(70);
    (b) 유동성 물질이 배출될 수 있는 출구 개구(74, 74A);
    (c) 상기 입구 개구(70)와 상기 출구 개구(74, 74A) 사이의 통로(56, 58, 59); 및
    (d) (i) 상기 입구 개구(70)와 상기 출구 개구(74, 74A) 사이의 상기 통로(56, 58, 59)와 연통하고, 및 (ii) 상기 플런저(4, 4A)를 수용할 수 있는 중간 개구(76)를 형성하고, 및
    (2) 팽창 가능한 탄성 멤브레인(60, 60A)을 포함하고, 상기 팽창 가능한 탄성 멤브레인은,
    (a) 상기 중간 개구(76)를 가로질러 배치되고;
    (b) 유동성 물질을 상기 카트리지(24)로부터 상기 배출 도관의 통로(56, 58, 59)로 배출하기 위해 카트리지의 중공 스템(36)을 가압하도록 프레임(20)과 상기 배출 도관(41, 42) 간의 서로를 향한 상대 이동 동안 상기 플런저(4, 4A)에 의해 팽창되고; 및
    (c) 프레임(20)과 상기 배출 도관(41, 42) 간의 서로 떨어지는 상대 이동 동안 상기 플런저(4, 4A)에 의해 덜 팽창됨으로써, 카트리지의 중공 스템(36)이 카트리지(24)가 작동되지 않는 연장 위치를 향해 편향되고, 이에 따라 상기 멤브레인(60, 60A)의 감소된 팽창으로 인해 상기 통로(56, 58, 59)의 체적이 증가함에 따라 주위 대기압이 유동성 물질의 적어도 일부를 상기 배출 도관의 출구 개구(74, 74A)로부터 내측으로 가압할 수 있는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출 도관(41, 42)은 디스펜서 카트리지의 중공 스템(36)의 연장 위치에 해당하는 제 1 위치 및 디스펜서 카트리지의 중공 스템(36)의 가압 위치에 해당하는 제 2 위치 간의 수직 왕복 이동을 위해 프레임(20)에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인(60, 60A)을 유지하기 위해 상기 배출 도관(41, 42) 상에 장착되는 제 1 리테이너(62)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  4. 제 1 항에 있어서,
    (1) 정상적으로 폐쇄된 구성을 갖고, 및 (2) 상기 출구 개구(74)에 배치되는 압력-개방 가능하고, 신축적이고, 탄성이 있는 자기-밀봉식 슬릿 밸브(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브(140)를 유지하기 위해 상기 배출 도관(41, 42) 상에 장착되는 제 2 리테이너(62)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인(60, 60A)은 탄성 변형 가능한 재료로부터 별도로 성형되는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인(60, 60A)은 (A) 상기 플런저(4, 4A)를 수용하기 위한 팽창 가능한 부분(82); 및 (B) 상기 배출 도관(41, 42) 상에 유지되기 위한 환형 벽(80)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인(60, 60A)은 상기 통로(56, 58, 59)와 연통하는 대체로 아치형인 내부 표면(94)을 갖는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인(60, 60A)은 (A) 헤드 부분(90); 및 (B) 환형 연결 부분(92)을 더 포함하고, 상기 헤드 부분(90)은 상기 환형 연결 부분(92)보다 얇은 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 통로(56, 58, 59)는 상부 연장 부분(59)을 더 포함하고, 상기 중간 개구(76)는 상기 상부 연장 부분(59)을 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 개구(76)는 상기 출구 개구(74, 74A)와 축 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플런저(4, 4A)는 부분적으로 반구인 표면의 형태로 종료하는 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출 도관의 중간 개구(76)는 상기 출구 개구(74, 74A)보다 큰 것을 특징으로 하는 작동 시스템(4, 4A; 6, 6A).
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