сосуд-дозатор

Формула изобретения

СОСУД-ДОЗАТОР, содержащий корпус, выполненный в виде тела качения с деформируемым участком с горловиной и размещенный во внутреннем объеме и связанный с днищем последнего клапан, включающий стержень, установленный с возможностью взаимодействия с горловиной, отличающийся тем, что деформируемый участок выполнен в виде широтного пояса спирального гофра с геометрией ячеек в виде вмятин потери устойчивости при кручении, а стержень шарнирно соединен с днищем, при этом горловина корпуса перекрыта по выходному отверстию мембраной, а на головке клапана по наружному ее торцу смонтирован нож.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к потребительской таре (флаконы, бутылки и пр.), изготовляемой преимущественно из полимерных материалов методами экструзии с раздувом, дутья и ротационного формования, в частности к потребительской дозирующей тары.

Изобретение может быть использовано в отраслях народного хозяйства, использующих разовую или оборотную тару и упаковку для текучих химических товаров, пищевых продуктов, напитков, а также в медицинской технике.

Известно устройство (авт. свид. N 1687527 19.12.89 г, кл. В 65 D 88/16, 1989), содержащее эластичный оболочечный корпус с выполненными на его поверхности спиральными гофрами.

Недостатком упомянутого устройства является узкий диапазон использования.

Известны устройства потребительская тара и упаковки, снабженные приспособлениями для дозирования [1] Для устройств, содержащих мерные колпачки и стаканчики для дозирования, например, в виде колпачков и укупорочных средств, имеют место существенные недостатки, связанные с необходимостью визуального контроля дозирования, замедляющего процесс выдачи дозы жидкого продукта, в особенности в условиях недостаточного освещения.

Известно устройство с функциональным приспособлением для дозирования в виде порционного дозатора сифонного типа [2]

Упомянутое устройство свободно от недостатков, связанных с визуальным контролем процесса дозирования, но вместе с тем имеет свои существенные недостатки, вытекающие из используемой механики дозирования, включающей свободное переливание порций отмериваемой жидкости. Однако свободное переливание жидкости возможно при достаточно малых значениях динамической вязкости (примерно до 100 мПас) с возрастанием этой величины дозирование переливом сильно затрудняется и вообще становится невозможным. Между тем большинство товаров химических отраслей промышленности имеет большие значения вязкости, следовательно, применение данного устройства ограничено случаями маловязких жидкостей.

Известно устройство потребительская тара, сосуд-дозатор, содержащий корпус в виде тела качения с деформируемыми участком с горловиной и размещенный во внутреннем объеме и связанный с днищем последнего клапан, включающий стержень, установленный с возможностью взаимодействия с горловиной [3]

Данное устройство принимается за прототип, так как оно свободно от недостатков устройств-аналогов; в частности, с его помощью можно дозировать текучие среды в более широком диапазоне вязкостей, оно не требует визуального контроля.

Недостатком устройства-прототипа является сложность конструкции, затрудняющая массовое изготовление в условиях использования технологий и основных способов переработки пластмасс для потребительской тары, изготовляемой по методу выдувания и его модификаций. Указанные причины приводят к снижению диапазона использования устройства-прототипа, преимущественно емкостей больших номиналов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является расширение диапазона использования емкости-дозатора на массовые способы изготовления технологий и основных способов переработки пластмасс для потребительской тары массового типа.

Техническим результатом по решению указанной задачи является расширение диапазона использования устройства потребительской тары малых номиналов объема (от 0,02 до 0,8 дм³), составляющей около 75% от используемых товарных типоразмеров тары.

Указанная задача решается тем, что в сосуде-дозаторе для текучих сред, содеpжащем корпус, выполненный в виде тела качения с деформируемым участком с горловиной, размещенный во внутреннем объеме и связанный с днищем последнего клапан, включающий стержень, установленный с возможностью взаимодействия с горловиной, деформируемый участок выполнен в виде широтного пояса спирального гофра с геометрией ячеек в виде вмятин потери устойчивости при кручении, а стержень шарнирно соединен с днищем, при этом горловина корпуса перекрыта по выходному отверстию мембраной, а на головке клапана по наружному ее торцу смонтирован нож.

Заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники, включая и техническое решение по авторскому свидетельству СССР N 1737204, F 16 K 7/08, 1990, где также использована упруго деформируемая оболочка в виде тела вращения с участком в форме гофра, выполненного по геометрии вмятин потери устойчивости. Для этого случая отсутствует механическая связь между упругим элементом запорной головки, в силу отсутствия последней, а потому корпусная оболочка выполнена упругой и совмещает функцию сильфона и пружины. Следствием достижения изобретательского уровня является возможность использования для корпусной оболочки не только упругих, но и вязкоупругих материалов, в частности, пластмасс, композитов и др.

Изобретение является промышленно применимым, так как рассчитано на использование принятых технологий переработки пластмасс с выпуском товарной продукции для упаковки жидких продуктов широкого назначения в пищевой, медицинской и химических отраслях промышленности.

На чертеже представлен сосуд-дозатор, общий вид, совмещенный с разрезом (вариант).

Сосуд содержит корпус 1 с горловиной 2, выполненный в виде тела качения с широтным поясом 3, выполненным в виде спирально-ячеистого гофра с геометрией ячеек в виде вмятин от потери устойчивости при кручении, на горловине укреплена пружинно-клапанная запорная головка 4, имеющая седловую часть 5 и золотник-пробку 6, поджатую через сборный стержень 7 от пружины 8. Стержень 7 с другого своего конца имеет шарнирное соединение сферической головки 9 со сферическим гнездом 10 днища корпуса.

Для случая дополнительной герметизации наружной мембраны 11 по запорной головке 4 золотник-пробка 6 по своему наружному торцу имеет разрезной нож 12.

Устройство работает следующим образом.

В состоянии хранения затаренного текучего продукта, находящегося внутри корпуса 1, его выливание предотвращается за счет уплотнения пружинно-клапанной головки 4 по горловине 2 и по седлово-золотниковой паре 5-6; широтный пояс 3, выполненный в виде спирально-ячеистого гофра, находится в распрямленном состоянии и имеет кинематическую жесткость, соответствующую верхнему пределу потери устойчивости при кручении, а потому соcуд обладает значительной жесткостью на сжатие и изгиб и в условиях хранения и транспортировки является геометрически неизменяемым. Соответственно хранимый текучий продукт не может вытекать из сосуда без приложения приводного воздействия строго определенного вида.

В состоянии вскрытия к устройству прилагают крутящие усилия, направленные по стрелкам А и Б, при нарастании которых свыше верхнего предела потери устойчивости при кручении широтный пояс спирально-ячеистого гофра 3, теряя устойчивость, складывается по ячейкам, соответствующим геометрии потери устойчивости, и оболочка переходит в состояние закритических деформаций, соответственно теряя жесткость в большом ( о сущности этого явления см. Вольмир А. С. Устойчивость упругих систем. М. Государственное издательство физико-математической литературы, 1963, с. 519-522). В ходе указанных закритических деформаций части корпуса 1 его верхняя и нижняя части начинают сближаться между собой, при этом сферическая головка 9 стержня 7 входит в механический контакт с внутренней поверхностью сферического гнезда 10. Дальнейшее сближение верхней и нижней частей корпуса 1 приводит к выталкиванию стержня 7 вверх, вследствие чего он начинает преодолевать сопротивление пружины 8 и, двигаясь вверх, выводит золотник-пробку 6 из контакта с поверхностью седла 5, в результате чего пружинно-клапанная головка 4 открывается и освобождает проходное сечение для истечения жидкости в объеме, соответствующем объему вытеснения при реализующейся форме потери устойчивости, чем и осуществляется дозирование порции жидкости. Завершение процесса потери устойчивости соответствует полной трансформации (складыванию) ячеек спирального гофра по направлению вращения, что одновременно соответствует полному ходу стержня 7 вверх и максимальному раскрытию запорной головки 4.

Для случая герметизации головки 4 мембраной 11 предусмотренным разрезным ножом 12 (например, корончатого типа) мембрана врезается изнутри, в результате чего запорная головка разгерметизируется без дополнительной операции.

Указанная механика вскрытия обеспечивает повышение эргономических характеристик дозатора за счет того, что одним приводным воздействием осуществляется вскрытие сосуда, дозирование вытекаемой жидкости и разрушение герметизирующей мембраны при ее применении.

По окончании дозирования освобождают сосуд от скручивающих усилий по стрелкам А и Б, в результате чего под действием пружины 8 головки 4 и сил собственной остаточной упругости широтный пояс спирально-ромбовидного гофра 3 восстанавливает свою исходную геометрию, при этом стержень 7 опускается. Ввиду того, что восстановление гофра 3 происходит в виде динамического явления (хлопка), происходящего в достаточно короткое время (ориентировочно 0,05-0,2 с), головка клапана закрывается с некоторым ускорением на заключительных фазах закрытия, что обеспечивает плотность прилегания золотниково-седельной пары и ее последующую герметичность при хранении остатка продукта. Для дополнительной герметизации на головку может быть вновь установлена герметизирующая мембрана. Объем дозы, соответствующей объему вытеснения реализуемой формы потери устойчивости, зависит от начальных геометрических параметров оболочки (безразмерных показателей кривизны и толщин, внутреннего объема) и упругих характеристик ее материала (мгновенные модули упругости, в том числе с учетом анизотропии свойств, показатели Пуассона и др.) и от количества ячеек, использованных в спирально-ром- боидальном гофре, следовательно, в общем случае объем дозы определяется площадью широтного пояса 3. Вместе с тем данная величина зависит от направления выпучин начальных вмятин потери устойчивости: использование выпучин начальных вмятин потери устойчивости наружу соответствует наименьшему вытесняемому объему (объему дозирования); использование выпучин вовнутрь объема сосуда соответствует наибольшему вытесняемому объему, при этом обе величины являются вполне фиксированными. Данное обстоятельство объясняется тем, что в первом случае широтный пояс, выполненный в виде спирально-ячеистого гофра 3, складывается с образованием складок вне исходной геометрии оболочки, а во втором этот процесс направлен вовнутрь ее объема, что способствует дополнительному вытеснению продукта из объема корпуса 1. Использованием комбинаций направления выпучин начальных вмятин потери устойчивости в спирально-ячеистом гофре 3 можно добиться промежуточных, также фиксированных объемов вытеснения.

В качестве материалов по предлагаемому изобретению могут быть использованы полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давления, поливинилхлорид жесткий и пластифицированный, полипропилены и пр. Наружная оболочка (корпус изделия) может быть изготовлена способами выдувания, детали запорной головки (шток, золотник, седло) литьем и прессованием из тех же материалов, пружина и разрезной нож из упругих металлических материалов стали (проволока с защитным покрытием).

По сравнению с устройством-прототипом в заявляемом изобретении достигается переход к массовой технологии изготовления с соответствующим расширением диапазона использования.