專利名稱：定量分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定量分配系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及用于向容器中定量分配液體的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明尤其適用于包括一定量的被定量分配到手持容器中的流體合成物的產(chǎn)品的制造商。在未規(guī)定的情況下，所述容器中的合成物的總體積通常在5ml和1000ml之間，盡管取決于流行情況，也可考慮更大或更小體積的容器。所述產(chǎn)品中的流體合成物通常包含諸如趨于賦予所述成分所需特征的添加劑等一種或多種液體成分。許多所述成分或添加劑中的每種通常都表現(xiàn)為總合成物的較小比例，但是出于許多原因，最好可精確地將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劑的性質(zhì)，諸如產(chǎn)品質(zhì)量的差異；例如如果添加劑是香料或者是香料成分的話，錯誤的劑量將改變所聞到的產(chǎn)品味道。其它原因可具有普遍的適用性；例如許多添加劑是較昂貴的，因此即使所添加的添加劑的量少量增加也可能無意地增加所述產(chǎn)品的總成本。本發(fā)明特別適用于將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?qū)⒁环N或多種成分加入到其中的一個傳統(tǒng)方法中，容器被輸送到填充工位，并且在填充工位停留足夠長的時(shí)間以填滿，之后將其移開以使其經(jīng)歷后續(xù)操作，諸如給所述容器加蓋或密封所述容器。填充管線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壓力下通過分配頭中的噴嘴將流體合成物或其成分輸送到容器中或輸送到容器的內(nèi)容物上的設(shè)備。因此，例如，GB 2019813描述了一種用于通過可結(jié)合在一個單元中的略微會聚的兩個分配器頭分部地制備飲料的方法和裝置。GB 2094758描述了關(guān)于飲料的設(shè)備，其中兩個或可能多個噴嘴以銳角直接將水流引入杯子中以有助于固體材料(例如咖啡或湯)的溶解。GB 1481894描述了用于通過分配頭中的多個噴嘴將糖漿分配到冰淇淋基質(zhì)上的設(shè)備。EP0216199描述了具有可變模式的多孔噴嘴系統(tǒng)，所述可變模式可通過可獨(dú)立振動的圓柱形凸輪實(shí)現(xiàn)，每個圓柱形凸輪都支承在針形閥的凸輪表面上以便于啟動或關(guān)閉所述閥。
一種用于制造包含流體合成物的產(chǎn)品的方法為，在桶中制備大批量包含其所有成分的合成物而后將所述合成物的計(jì)量劑量從所述大桶中抽到選定的容器中。由于其操作較簡單，因此這是具有普遍用途的系統(tǒng)。將大量流體混合以獲得合理的均勻性和劑量精確性是較為容易的。這樣一種規(guī)模是指即使較小比例的合成物也可被相當(dāng)精確地添加。例如，對于10噸的規(guī)模，重量的0.1％為10kg，這可被快速地稱重達(dá)到好于1％的精確度。
然而，隨著消費(fèi)者的習(xí)慣和制造商的操作需求改變，批量制造系統(tǒng)的操作不太靈活并且包括許多應(yīng)用方面的缺點(diǎn)。任何一種產(chǎn)品中存在較大的差異的趨勢增大，諸如提供給消費(fèi)者的不同香味產(chǎn)品以滿足他們個人喜好的量的變化。其次，存在制造商在較小數(shù)量的制造地點(diǎn)集中生產(chǎn)的趨勢。這些趨勢意味著，在同一桶中制造的連續(xù)批量將具有相同的成分的可能性減小。當(dāng)連續(xù)批量的成分不同時(shí)，需要清潔桶和供給到充填工位的管線以表面兩種成分之間的交叉污染。這可導(dǎo)致批量生產(chǎn)之間的較長的停工時(shí)間，其次存在附著在桶壁和供給管線中的第一種成分的損失。這些因素增加制造商的平均有效生產(chǎn)成本。
因此，本發(fā)明人已經(jīng)研究了如何減少或者避開批量制造中的上述問題。在一種取代方法中，本發(fā)明人試圖將合成物的液體成分直接引入到最終的容器中。但是，這帶來了多個問題或者困難。首先，由于被引入容器中的合成物的量與批量大小相比是較小的，因此與整個批量相比，定量分配各個成分特別是容器中的添加劑的精確重量是很大的問題。第二，通過充填線上的充填工位最容易實(shí)現(xiàn)容器中的直接定量分配。線的速度表示窗的長度，同時(shí)在可執(zhí)行該成分的添加過程中容器在充填工位的下方。通常，這是較短的時(shí)間，通常以幾分之一秒來測量。盡管可通過以基本上與線的速度相同的速度移動充填工位來拓寬窗以在較長的時(shí)間內(nèi)使它們保持對準(zhǔn)，但這本身會使機(jī)器復(fù)雜化，使其更昂貴并且?guī)頇C(jī)械停機(jī)的額外的危險(xiǎn)。
一種定量分配測定量的液體成分的方法包括使用精確計(jì)量泵。這樣的泵可用于其中所選擇的液體成分的計(jì)量劑量作為液流通過噴嘴在壓力下被排出到相對于噴嘴保持適合取向的容器中的系統(tǒng)中。這些泵比較容易得到，但它們的使用受到它們具有較長的響應(yīng)時(shí)間的制約。需要包括用于在定量分配工位檢測容器情況的檢測機(jī)構(gòu)以在定量分配和輸送操作不同步的情況下特別是較快的線的速度和相應(yīng)的定量分配時(shí)間較短的情況下避免液體成分的浪費(fèi)排出。這樣，泵的短響應(yīng)時(shí)間可對線的速度帶來很大的限制。通常，定量分配循環(huán)的速度由其最慢的組成元素支配。特別是對于定量分配罐，諸如氣溶膠罐，基于這樣的劑量泵的罐內(nèi)定量分配系統(tǒng)的使用可能使充填線減慢到這樣一種較大的程度，即，這樣一種系統(tǒng)的使用不可能在商業(yè)上得到贊同。該尋求保持尋找一種能夠使這樣的精確計(jì)量泵被使用的裝置。
在進(jìn)行本發(fā)明的研究中，本發(fā)明人提出了對該定量分配系統(tǒng)的幾種變型，包括提高通過噴嘴排出流體的壓力；加寬噴嘴的直徑和將網(wǎng)插入到噴嘴內(nèi)。將液體的壓力增大到補(bǔ)償計(jì)量泵的慢響應(yīng)時(shí)間所需的程度可將液體的線速度增大到這樣一個程度，即，當(dāng)液體遭遇被定量分配到其中的容器的底部和/或側(cè)部時(shí)可被分解成液滴，從而大大增加了不定量的液體逸出的危險(xiǎn)。這制約了利用精確計(jì)量泵可達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。
第二種可能的變型包括加寬噴嘴，表面上這是有吸引力的，這是由于這可加寬液流的直徑，從而在不大大增加液流的線速度的情況下提供較大的流量。遺憾的是，這也被發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致定量分配液體的精度的降低。導(dǎo)致不精確的兩個原因被確定，盡管可能有其它的因素。首先，較寬噴嘴的使用改變液流的整體形狀，在控制閥關(guān)閉后產(chǎn)生較長的拖尾。在拖尾中，液流的直徑已經(jīng)變窄以致于體積流量與當(dāng)閥打開時(shí)相比大大減小。第二，較寬的噴嘴遭遇液體內(nèi)的氣泡夾帶并且在控制閥關(guān)閉后顯著連續(xù)的來自于噴嘴端頭的潛在滴流形成。在改善該問題的一種嘗試中，本發(fā)明人在加寬的噴嘴內(nèi)插入網(wǎng)，但沒有解決該問題，在某些方面該網(wǎng)甚至使得該問題變得更糟糕。該網(wǎng)實(shí)際上增大拖尾。因此，對于如何調(diào)節(jié)計(jì)量泵使其具有長的響應(yīng)時(shí)間來說仍然存在問題。
應(yīng)該認(rèn)識到，上述任何一個專利文件中都沒有構(gòu)思到或者解決這樣一個問題。
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種能夠克服或者改善上述一個或者多個問題的用于改善液體成分在容器內(nèi)定量分配的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例的另一個目的在于，在高速充填線上改善分配容器中的少量液體的定量分配。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于將一定劑量的液體成分引入到具有開口嘴部的容器中的方法，該方法包括下列步驟將容器輸送到定量分配工位；使容器保持在定量分配工位內(nèi)同時(shí)將劑量引入到容器，接著輸送該容器使其離開定量分配工位，所述工位包括用于容器的保持裝置；位于保持裝置上方的定量分配頭，所述定量分配頭裝有取向成向下朝向容器嘴部的定量分配噴嘴；能夠在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)使噴嘴與容器的嘴部對準(zhǔn)的保持裝置；用于使液體成分終止于噴嘴中的進(jìn)入管線；以及安裝在進(jìn)入管線內(nèi)的計(jì)量泵；當(dāng)容器被保持在定量分配工位時(shí)啟動計(jì)量泵，從而在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)通過充填噴嘴將液體成分以流體流形式排出；在該方法中，所使用的噴嘴采用從支撐件懸伸的單個噴口的組件的形式，每一個噴口與相鄰的噴口分隔以使通過相鄰的各個噴口排出的液流不融合在一起，每一個獨(dú)立的噴口在支撐件下方延伸一定深度以阻止或者防止由于相鄰噴嘴頭端之間的液體融合而形成液滴。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于將預(yù)定體積的液體成分引入到具有開口嘴部的容器中的設(shè)備，所述設(shè)備包括位于輸送裝置上方的定量分配工位，所述輸送裝置用于將容器接連地輸送到定量分配工位接著使其離開該工位，所述工位包括用于容器的保持裝置；位于保持裝置上方的定量分配頭，所述定量分配頭裝有取向成向下朝向容器嘴部的定量分配噴嘴；能夠在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)使噴嘴與容器的嘴部對準(zhǔn)的保持裝置；
用于使液體成分終止于噴嘴中的進(jìn)入管線；以及安裝在進(jìn)入管線內(nèi)的計(jì)量泵，用于當(dāng)容器被保持在定量分配工位時(shí)啟動計(jì)量泵的控制裝置，用于將液體以流體流的形式通過定量分配噴嘴排出的裝置，其中所使用的噴嘴采用從支撐件懸伸的單個噴口的組件的形式，每一個噴口與相鄰的噴口分隔以使通過相鄰的各個噴口排出的液流不融合在一起，每一個獨(dú)立的噴口在支撐件下方延伸一定深度以阻止或者防止由于相鄰噴嘴頭端之間的液體融合而形成液滴。
通過使用多個這樣的噴口，即每一個噴口在支撐件下方延伸一定深度以便不會因融合而在它們之間形成液滴，并且這些噴口之間保持一定的間隔以使各股液流不融合，能夠在不遭遇液流具有延伸的拖尾的缺點(diǎn)以及不增加使用一個橫截面積與多股液流的總橫截面積相同的噴嘴引起滴液的危險(xiǎn)的情況下使用精確計(jì)量泵。如果多個噴口之間的間隔很近，它們會融合，從而再次產(chǎn)生單個液流并且重新產(chǎn)生延伸的拖尾。如果各個噴口沒有明顯延伸到支撐件的下方，例如每一個出口終止于一個平表面中，那么在每一個噴口端的小液滴附著在出口之間的支撐件的表面上的危險(xiǎn)大大增加，從而能夠形成較大的液滴，并且相應(yīng)地，由于其增加的重量而使得液滴脫離噴嘴的危險(xiǎn)大大增加。
盡管本發(fā)明特別適用于將少量液體引入到容器中，例如個人護(hù)理產(chǎn)品的分配容器，并且能夠在容器內(nèi)配好合成物，但應(yīng)該理解的是，該技術(shù)也可用于引入計(jì)量的構(gòu)成最終合成物的大部分的液體成分。盡管本發(fā)明特別適于將用于分配和銷售的合成物的成分引入到已經(jīng)將合成物引入到其中的容器中，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明也適于在分析程序中使用，在分析程序中需要將精確計(jì)量的分析試劑和/或試樣引入到可在其中進(jìn)行后續(xù)分析的腔中。
本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及用于精確地定量分配液體的設(shè)備和方法，特別是將少量的液體精確地定量分配到容器中以最終銷售或者進(jìn)一步處理。該容器通常被握在手中。特別是，該容器通常具有較窄的嘴，如下面詳細(xì)描述的，通過容器的嘴來充填容器。主要構(gòu)成包括精確計(jì)量泵和具有多個噴口的噴嘴，所述噴口是間隔的以防止來自于每一個噴口的各股液流融合并且特別具有用于阻止或者防止液滴融合的支撐件。
這里特別將參照用于最終銷售的合成物的制造來對本發(fā)明進(jìn)行描述。本發(fā)明適于將添加劑引入到容器中以與包含該合成物的其余成分的主要組分(在某些情況下也可被稱為主配料)混合。這樣，能夠制造和/或儲存由從一批到下一批都是相同的任何特定合成物的較大部分構(gòu)成的批料，避免在批料生產(chǎn)之間清潔制造或儲放桶所需的產(chǎn)品和停工時(shí)間的損失。通過引入從各個儲放容器抽取的不同添加劑可容易地獲得變型，甚至可是該添加劑被分配到合成物制造商的容器。還能夠?qū)崿F(xiàn)主要配料的連續(xù)或者半連續(xù)制造方法，這是由于本發(fā)明提高了改變不同添加劑的添加的能力。
本發(fā)明適用的添加劑或者其它液體成分的范圍是任何可泵送的液體。添加劑本身在通常條件下可是液體或者通過在適合的溶劑或者載體流體中的溶解或者擴(kuò)散形成的液體。通常，成分可是液體或者在環(huán)境溫度下流化，但如果需要在高溫下，例如高達(dá)100℃成為液體的材料的話，本發(fā)明也是適用的。液體成分的選擇將根據(jù)合成物的性質(zhì)或者用途而變化。這樣的液體成分可從非排他的列表中選擇，非排他的列表包括液體研磨劑；酸化劑、止痛劑、抗痤瘡劑、結(jié)塊或者抗結(jié)塊劑、防齲劑、去頭屑劑、抗發(fā)泡或者發(fā)泡劑、抗真菌劑或者殺真菌劑、抗微生物劑或殺微生物劑、抗氧化劑、抗排汗劑、抗靜電劑、堿化劑、緩沖劑、液體充填劑或稀釋劑、螯合劑、著色劑或染料、防腐劑、化妝品添加劑、變性劑、除臭劑、或者脫毛劑、麻醉劑、乳化劑、乳化穩(wěn)定劑、外用止痛劑、薄膜形成劑、調(diào)味品、芳香劑、著色劑、調(diào)節(jié)劑、定色劑、卷發(fā)或者直發(fā)劑或者脫色劑、頭發(fā)生長促進(jìn)劑、保濕劑或者增濕劑、溶解劑、指甲調(diào)節(jié)劑、中和劑、乳濁劑、口腔護(hù)理劑、口腔健康護(hù)理藥品、氧化劑、PH值調(diào)節(jié)劑、藥物活性成分、增塑劑、保存劑、預(yù)防劑、還原劑、皮膚增白劑、皮膚調(diào)節(jié)劑、皮膚保護(hù)劑、滑動調(diào)節(jié)劑、溶劑或者載體流體、遮光劑，包括水溶物、穩(wěn)定劑、懸浮劑、治療藥物、紫外線吸收劑、粘度控制劑或者改性劑。在本發(fā)明用于分析的情況下，液體成分可包括其本身的試樣或者需要以固定體積比引入到試樣中的試劑或者稀釋劑。
在沒有特別指明的情況下，本發(fā)明適于個人護(hù)理產(chǎn)品的制造過程中使用，個人護(hù)理產(chǎn)品包括化妝品和藥品，諸如除臭劑或者抗排汗劑產(chǎn)品、身體噴霧劑、口腔護(hù)理產(chǎn)品、護(hù)法產(chǎn)品、藥劑、護(hù)膚品，包括增濕劑、抗老化和遮光產(chǎn)品、治療劑產(chǎn)品，包括局部涂抹的止痛劑和噴到口腔中的治療劑。本發(fā)明也可用于將液體成分引入到流體家用或者工業(yè)產(chǎn)品中，諸如殺蟲劑、潔凈劑、特別用于織物洗滌或者硬表面潔凈或者消毒的清潔劑配方，實(shí)際上用于包含從上述列表中給出的香料、保存劑或者為微量添加劑的任何流體產(chǎn)品。在該產(chǎn)品中的合成物的最終形式通常是流體，也就是說在正常條件下流動。它可是一種液體或者可處于與諸如流化碳?xì)浠衔锘蛘邏嚎s空氣、氮?dú)饣蛘叨栊詺怏w的推進(jìn)劑混合的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明添加劑或者其它液體成分可被引入其中的容器可具有撓性或者非撓性壁并且可包括瓶、壇、罐或者筒、分配器、小瓶、安瓿、袋、小袋、試樣室或者其它用于液體的容器，只要它具有尺寸適于允許液體成分流通過其的開放嘴部即可。
在操作本發(fā)明時(shí)，在計(jì)量泵的控制下液體成分從其供給罐被抽取。計(jì)量泵最好包括陶瓷計(jì)量泵，其中陶瓷活塞在陶瓷塊內(nèi)的圓筒形腔室內(nèi)滑動。最好，腔室的入口和出口相互之間大大偏離并且活塞具有從其內(nèi)表面向下部分延伸的寬度與入口和出口的直徑類似的螺旋溝槽，在分配循環(huán)中活塞轉(zhuǎn)動，從而當(dāng)活塞在增大腔室體積的第一半程中向下移動時(shí)，活塞關(guān)閉出口并且露出入口，對于第一半程的一部分，溝槽與入口對準(zhǔn)，而當(dāng)活塞向上移動時(shí)，入口被活塞關(guān)閉并且露出出口，對于第二半程的一部分，溝槽與出口對準(zhǔn)。被泵分配的流體體積與可由使用者調(diào)節(jié)的活塞的行程成比例以改變在每一個行程處分配的流體體積。
通常，結(jié)合將被定量分配到容器中的成分的體積來選擇計(jì)量泵的容量，以使其可被一個循環(huán)定量分配，即，具有一個行程。當(dāng)一個循環(huán)完成時(shí)，泵被重新設(shè)定以啟動，從而將另外一些流體成分定量分配到下一個容器中。但是，對于定量分配較大的量，通過對泵的適合控制使得多個泵的循環(huán)可被使用，例如通過使用在對應(yīng)于所需數(shù)量循環(huán)的可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)允許可預(yù)先設(shè)定數(shù)量的循環(huán)或者操作的控制機(jī)構(gòu)。盡管已經(jīng)關(guān)于單頭泵描述了所述泵，但是應(yīng)該理解的是，作為一種選擇，雙頭泵也可被使用以泵送同一成分的兩倍體積或者同時(shí)將兩種不同的成分泵送到同一容器中，但在不同的成分被同時(shí)定量分配的情況下，它們可在定量分配噴嘴的上游的定量分配頭中混合或者并排使用兩個噴嘴，總尺寸最好與上面描述的用于單個噴嘴的容器的嘴部的尺寸相對應(yīng)。
可在單個定時(shí)器的控制下啟動計(jì)量泵。最簡單地，定時(shí)器可不僅控制泵分配液體成分的時(shí)間，而且還可控制啟動泵的時(shí)間。在這樣的操作中，操作者不僅預(yù)先設(shè)定在每一個循環(huán)中泵操作的時(shí)間長短，而且還提供泵在不操作時(shí)的時(shí)間間隔，間隔的大小通常由確定循環(huán)時(shí)間的線的速度限定，從而剩余循環(huán)時(shí)間小于操作時(shí)間。泵操作的持續(xù)時(shí)間限定液體成分被定量分配到容器中的多少。
但是，最好泵的啟動的定時(shí)作為檢驗(yàn)被補(bǔ)充或者在優(yōu)選實(shí)施例中被傳感器控制，所述傳感器識別液體將被定量分配到其中的容器位于定量分配工位處的時(shí)刻。在沒有這樣一個傳感器的情況下，存在容器相對于定量分配工位的定位和移位可停止以與通過噴嘴排出液體適當(dāng)同步導(dǎo)致容器線的充填失敗的危險(xiǎn)。傳感器可包括任何數(shù)量不同類型的傳感器，諸如保持裝置上的壓力傳感器或者在保持裝置后面輸送裝置下方的壓力墊，或者紅外線或者光束被容器中斷或者聲信號被反射的傳感器。實(shí)際上，最好使用光束或者類似輻射的傳感器，這是因?yàn)槠涿舾行院晚憫?yīng)速度。
計(jì)量泵通常在每一個定量分配循環(huán)中的操作3至1000毫秒的時(shí)間。較短的定量分配時(shí)間可對應(yīng)于單個泵循環(huán)，通常在3至15毫秒之間，而較長的定量分配時(shí)間可對應(yīng)于多個泵循環(huán)定量分配。但是，對于許多計(jì)量泵，特別是上述優(yōu)選的陶瓷計(jì)量泵，泵對于啟動信號的響應(yīng)時(shí)間在75和120秒之間。
當(dāng)容器可保持在定量分配工位的時(shí)間很大程度上受到充填線操作的速度控制。通常，這是能夠以盡可能快的速度操作充填線的實(shí)際和商業(yè)優(yōu)點(diǎn)，這是由于它減少每單位的資本成本和每單位的總處理成本。但是，當(dāng)線的速度增大時(shí)，接著用于將任何特定的成分定量分配到每一個容器中的窗口成比例地減少。
盡管在定量分配工位處于制造商的判斷的時(shí)間，在根據(jù)本發(fā)明的操作中，這樣的時(shí)間通常不大于5秒，盡管這也是可以。本發(fā)明特別適于很短的定量分配工位時(shí)間，諸如高達(dá)1秒的停留時(shí)間，通常高達(dá)500毫秒，從而能夠使得填充線快速操作。在定量分配工位的最小時(shí)間實(shí)際上通常在很大程度上受到三個動作的各個時(shí)間的合計(jì)確定的，即在定量分配工位檢測容器情況以及使泵開始泵送的初始時(shí)間，第二，成分被定量分配到容器中的時(shí)間；第三，最好使得任何剩余的液滴從噴嘴滴到容器中的定量分配后的安全時(shí)間。通常，需要至少20毫秒檢測容器的情況和啟動泵，對于至少一些泵，需要40至80毫秒。實(shí)際定量分配時(shí)間通常至少為3毫秒。定量分配后的時(shí)間最好至少為5毫秒，并且在許多情況下在15至100毫秒之間，諸如45至75毫秒。因此，常規(guī)的最小定量分配工位時(shí)間通常至少為40毫秒，并且對于許多泵至少為60毫秒，有時(shí)對其它泵至少為100毫秒。
在許多情況下，本發(fā)明方法所用的定量分配工位時(shí)間至少為80毫秒，對于一些情況，優(yōu)選時(shí)間在120至300毫秒。但是，應(yīng)該理解的是，當(dāng)需要將少量液體成分定量分配到每一個容器(諸如每個容器中被定量分配0.1至2毫升)中時(shí)可使用這樣一個優(yōu)選的時(shí)間。高達(dá)1秒的停留時(shí)間可容易地調(diào)節(jié)每一個容器大約10毫升的液體定量分配。當(dāng)被定量分配到每一個容器的液體量較大時(shí)，因此專用于檢測和定量分配后的定量分配工位時(shí)間的比例減小。
本發(fā)明特別適用于在高速充填線上將總合成物的一種成分或者一小部分定量分配到小容器中，通常為分配容器，特別是具有小嘴的容器。
本發(fā)明特別適于帶有少量液體的定量分配容器，諸如每一個容器具有0.1和0.2毫升，當(dāng)停留時(shí)間被以快的充填線速度操作的需要限制到120至500毫秒時(shí)。
定量分配噴嘴具有多個噴口，每一個噴口最好具有橫截面為圓形的孔以產(chǎn)生圓柱形流，可至少開始和/或最后為錐形。與噴嘴的總直徑相結(jié)合，在每一個噴口中的孔的直徑和噴口的數(shù)量在制造商的判斷下是可變的，制造商通?？紤]待定量分配的液體成分的體積，特別是容器的嘴部的尺寸。
噴口之間的間隔最好至少為0.5毫米，特別是至少1毫米，間隔是在每一個噴口的各自中心線之間延伸的線上測量的一對相鄰噴口的端口處側(cè)壁之間的最小距離。應(yīng)該理解的是，使用較寬間隔的主要結(jié)果是限制可裝在特定總直徑的噴嘴內(nèi)的噴口數(shù)量。這樣，盡管高達(dá)4毫米的間隔也可被采用，但特別對于寬噴嘴，間隔通常不大于3毫米，特別在2至3毫米之間。因此，也就是，噴口最好相互靠近，但不能近到使得來自于噴口的單股窄流融合。
實(shí)際上，噴嘴的總直徑最好至少比嘴部直徑小1至5毫米，在一些情況下取決于噴嘴和嘴部之間的垂直間隔。通常，噴嘴達(dá)到嘴部直徑的3/4rs，在一些情況下在1/4和2/3rds之間。嘴的尺寸自然根據(jù)容器的形狀而變化。在大多數(shù)的情況下，嘴部將具有5至100毫米的直徑，并且在在許多情況下，嘴直徑至少為10毫米，通常在15至35毫米的范圍內(nèi)。與15至35毫米的嘴部結(jié)合使用的噴嘴的直徑通常為9至12毫米。
噴口的數(shù)量實(shí)際上是結(jié)合噴嘴的總直徑選擇的。通常，噴嘴包含至少3個噴口，通常至少4個噴口，在許多情況下至少7個噴口。在許多所需的噴嘴中，噴口的數(shù)量不大于32個并且許多特別適合的噴嘴包括高達(dá)25個噴口。對于許多所需的噴嘴，噴口的數(shù)量n基本是落在n1和nu的范圍內(nèi)，根據(jù)公式n1＝d2/10以及nu＝d2/8，其中d是噴嘴的直徑，用毫米表示，噴口的數(shù)量下到n1并且上到nu。噴口最好以對稱陣列的形式布置，當(dāng)使用4個或者更多的噴口時(shí)，最好采用圓形或者一系列同心圓的形式，中心噴口被認(rèn)為構(gòu)成最靠內(nèi)的圓，如果使用的話。一些適合的陣列包括7點(diǎn)模式，包括一個中心噴口和對稱地設(shè)置在以中心噴口為圓心的圓上的6個噴口。其它適合的陣列包括在中心噴口中的1、3和6個噴口，共10個，以及兩個同心圓，1、4和8個，共13個；1、5和10個，共16個。以及1、6、12個共19個。對于較大直徑的噴嘴，適合的陣列可包括1、4、8和12個，共25個。
這里，噴口孔直徑通常在0.8毫米至3毫米的范圍中選擇，特別在1至2毫米之間。應(yīng)該從上述內(nèi)容中理解的是，本發(fā)明特別適于將液體形式的香料或者其它微量成分定量分配到氣霧劑罐或者轉(zhuǎn)動的分配器中。
每一個噴口相對于支撐件可具有相同的深度，或者可處于不同的深度，諸如每一個圓的深度與在相鄰的同心圓中的噴口的深度不同，和/或圍繞一個圓的相鄰噴口相對于支撐件可具有不同的深度。這樣，兩種可選擇的布置可包括具有相同深度的所有噴口或者具有最大的深度的中心噴口以及具有依次較短的深度的接連的同心圓中的噴口。每一個噴口的深度最好至少為3毫米，最好至少為4毫米。在許多情況下，噴口深度不大于20毫米，特別達(dá)到10毫米。
在一種特別優(yōu)選的布置中，噴口可布置成相互平行的形式。作為一種選擇，它們可以很小的發(fā)散角度傾斜，諸如0.5至2度。如本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識和理解的，發(fā)散的程度實(shí)際上通常受到噴嘴和容器嘴部的各自直徑以及噴嘴在嘴部上方的高度的限制。避免噴口收斂。
最好通過容器嘴部將液流(由多個獨(dú)立的未融合的窄流構(gòu)成)垂直引導(dǎo)到其底部上，盡管液流可相對于其以小的銳角傾斜，諸如在1和5度之間選擇的角度。
作為一種檢驗(yàn)，通常需要使用一種檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)以確定液體成分是否被定量分配到容器中。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)可包括激光束或者其它窄的光束，其路徑被通過噴嘴排出的液流中斷。激光通?？砂ㄆ绞鴴呙杓す?。來自于掃描激光檢測器的輸出，即，劑量或者非劑量，可與來自于容器的傳感器的輸出相比。在容器傳感器記錄隨后的容器的存在情況之前激光機(jī)構(gòu)不能檢測劑量時(shí)，比較器(非門)可產(chǎn)生本身可以多種方式使用的信號。在一種方式中，信號可啟動一個機(jī)構(gòu)以將容器轉(zhuǎn)移到廢棄線而不是使容器保留在正常的充填線上。在第二種方式中，信號可啟動記錄或者顯示機(jī)構(gòu)，例如通過計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)記錄失敗的數(shù)量或者警告操作者或者控制裝置已經(jīng)發(fā)生失敗。失敗的次數(shù)可被計(jì)數(shù)并且與被定量分配的容器的數(shù)量相比，對于每一個，計(jì)算在通過定量分配工位的滾動1000個容器中的失敗次數(shù)。如果數(shù)量達(dá)到或者超過預(yù)定的閾值，另一個信號可被產(chǎn)生以警告操作者以可采用能夠補(bǔ)救的動作。
優(yōu)選的是，在分配頭中的定量分配噴嘴噴口端口位于容器的嘴部上方的高度為12至50毫米，特別是在15和25毫米之間。在定量分配頭和容器之間的這樣一個間隔提供足夠的間隔以在不增加由較大的間隔引起的較大的危險(xiǎn)或者不確定性的情況下由激光提供中間掃描。
這里參照一種液體成分在容器中的定量分配來描述本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是，可領(lǐng)域另一組設(shè)備使其重復(fù)以引入另一種液流，它可與第一液流同時(shí)或者接著第一液流被裝載。同時(shí)流的數(shù)量最好結(jié)合每一個相對于嘴部的直徑的直徑來選擇以避免它們相互沖突或者溢到嘴部外面。
根據(jù)本發(fā)明的液體成分的定量分配可被引入到空的容器或者已經(jīng)包含一種或者多種合成物的其余成分的容器中，例如在充填線中上游的較早的充填工位處引入的。
該容器可最好與輸送帶上的噴嘴對準(zhǔn)，最好適于使得罐移動減速，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)使其暫停，在上述的定量分配階段使其保持靜止，接著使罐加速使其不對準(zhǔn)。這通常可利用一對同心安裝的轉(zhuǎn)動垂直輥來實(shí)現(xiàn)，所述輥安裝在定量分配工位下游側(cè)的輸送裝置上。這兩個輥分別圍繞其垂直軸線同步轉(zhuǎn)動，并且所述軸相互間隔以在每一次轉(zhuǎn)動過程中使得輥的表面比較接近容器的直徑，從而使得容器利用在其底部和輸送裝置之間的摩擦相對于輥被固定，輥的繼續(xù)轉(zhuǎn)動保持輥之間的間隔小于容器的直徑直至接近轉(zhuǎn)動結(jié)束，間隔加寬到大于容器直徑，使其通過。輥的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動使其返回啟動位置以用于接下來的容器。應(yīng)該理解的是，每一個容器的輥轉(zhuǎn)一圈，從而例如，如果輸送裝置的線速度是每秒5個容器，接著輥以每秒5圈的速度類似地轉(zhuǎn)動。盡管這是對于兩個輥描述的，但利用一個偏心安裝的垂直轉(zhuǎn)動的輥來實(shí)現(xiàn)類似的效果，所述輥與相對的靜止壁共同作用或者利用橫向往復(fù)的凸輪和相對的靜止壁或者成對的或者往復(fù)凸輪來操作。
一種可選擇的容器保持裝置可包括安裝在輸送裝置上方沿著縱向安裝的轉(zhuǎn)動輥，并且其表面處于可與容器接觸的高度，最好在其重心附近，以使得容器被傾翻的危險(xiǎn)最小化。輥包括桿，所述桿形成有螺紋，螺紋的尺寸用于接收容器。對于圓形容器，螺紋形狀最好是半圓形，但對于其它橫截面形狀，可提供相應(yīng)的形狀或者對于規(guī)則多邊形，半圓形螺紋形狀也可是適合的。容器被輸送裝置輸送到螺紋的開放端，在操作方面借助于擋板。輥轉(zhuǎn)動以驅(qū)動螺紋以對抗輸送裝置的移動。最好，螺紋的螺距沿著其長度改變。開始，它最好具有較大的螺距，螺距減小以使得容器減速直至當(dāng)容器與定量分配噴嘴對準(zhǔn)，螺距小，從而使得容器在定量分配工位在該時(shí)刻停留，接著螺紋的螺距增大以能夠使容器加速直至容器到達(dá)螺紋的遠(yuǎn)端(下游端)，最好以輸送裝置的速度。最好，輥在最小螺距內(nèi)在中心停留段中提供輥的一圈。接著，容器能夠從輥排出并且被輸送裝置輸送遠(yuǎn)離定量分配工位。應(yīng)該理解的是，該輥可在任何一次調(diào)整三個容器，一個減速，一個在停留位置與定量分配噴嘴對準(zhǔn)以及一個加速遠(yuǎn)離定量分配工位。
一旦在所選擇的成分或者合成物已經(jīng)被定量分配到容器中后，該容器被輸送遠(yuǎn)離定量分配工位以進(jìn)行下一個操作，它可包括一種或者多種其它成分的引入。當(dāng)容器本身包括合成器的分配器(諸如上面所述的一種合成物)時(shí)可使用的另一個后續(xù)的操作是容器的嘴部的關(guān)閉或者密封，例如通過在嘴部上提供一個殼體或者將其插入嘴部中或者一起擠壓嘴部的側(cè)壁和熱密封或者膠粘它們。殼體可被去除以讓使用者壓出容器的內(nèi)容物或者可用作分配元件。這樣一個元件可包括閥和用于氣霧劑的致動器、用于泵分配器的泵送機(jī)構(gòu)，例如泵噴霧、輥(通常輥球)和用于分配器上的輥的殼、用于液體或者乳劑/軟固體的局部涂覆的穿孔或者帶孔的塞子。如果需要的話，這樣的分配元件本身可被保護(hù)蓋或者在另一個后續(xù)的操作中的其它包裝形式覆蓋。
在容器用于分析時(shí)，諸如在高速自動分析設(shè)備中，后續(xù)和/或在先的操作可包括另一種試劑和待分析的試樣的引入，并且后面的操作包括檢測階段，其中試樣的可檢測的性能或者性能的變化被測量或者觀察或者記錄。
已經(jīng)特別對于液體定量分配到容器中描述了這里的方法和設(shè)備，但應(yīng)該理解的是，液體表示非氣態(tài)的可流動的物質(zhì)，即，當(dāng)遭受適度的壓力時(shí)流動的材料，通常小于1巴，包括具有較大的粘度的可流動的液體、可流動的凝膠和粉末。
已經(jīng)概括地描述了本發(fā)明，下面將參照附圖利用示例更詳細(xì)地其一個特定實(shí)施例，在附圖中

圖1表示該設(shè)備的示意圖；圖2表示圖1中的多噴口噴嘴的底部平面圖；圖3表示圖2的噴嘴的四分之三的側(cè)視圖；圖4表示在適當(dāng)位置具有罐的罐保持裝置的示意性平面圖。
該設(shè)備包括用于液體香料合成物的供給罐(1)，供給罐(1)通過陶瓷計(jì)量泵(4)由供給線(3)聯(lián)接到定量分配頭(6)中的定量分配噴嘴(5)。計(jì)量泵(4)是由Ivec Corporation生產(chǎn)的可調(diào)節(jié)行程的092117型，它包括帶有對開殼泵頭的單端重負(fù)載馬達(dá)基體/模塊，在每一個循環(huán)中活塞轉(zhuǎn)過360度。噴嘴(5)包括十三個平行噴口(7)，當(dāng)計(jì)量泵(4)泵送時(shí)，從每一個噴口排出液體(8)的平行流。氣霧劑罐(9)具有嘴部(10)，嘴部(10)的直徑是噴嘴(5)的直徑的大約2.2倍，氣霧劑罐(9)垂直位于噴嘴(5)下方11厘米處。包括發(fā)射器(11)和檢測器(12)的用于罐(9)的光束傳感器位于罐旁并且同心地與泵(4)的啟動機(jī)構(gòu)(未單獨(dú)示出)鏈接，當(dāng)光束被中斷時(shí)檢測器(12)產(chǎn)生信號，所述信號被傳輸以當(dāng)罐(9)被檢測處于噴嘴(5)下方時(shí)啟動泵的斷開。激光束發(fā)射器(13)位于噴嘴(5)和嘴部(10)中間并且產(chǎn)生平行光束，平行光束被一個或者多個液流(8)截?cái)嗖⑶宜玫降年幱氨粰z測器(14)檢測以確定液體劑量朝向容器(9)通過。檢測器(12和14)分別產(chǎn)生和輸送信號給比較器(15)，如果罐或者劑量分別被檢測，并且如果在對應(yīng)于一個定量分配循環(huán)的預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有檢測到劑量，比較器可警告操作者或者啟動廢棄機(jī)構(gòu)(未示出)。
輸送帶(16)使得罐(9)抵靠容器保持裝置，所述容器保持裝置包括轉(zhuǎn)動輥(17)，所述轉(zhuǎn)動輥(17)位于輸送裝置(16)上方在包括罐(9)的重心的高度處面對上游。輥(17)包括桿(25)，可利用馬達(dá)(未示出)使得桿(25)轉(zhuǎn)動，桿中形成有螺紋，所述螺紋具有沿著桿(25)的長度的可變螺距。螺距逐漸減小直至當(dāng)容器與定量分配噴嘴(5)對準(zhǔn)時(shí)其達(dá)到最小值以僅小于一圈，接著增大。螺紋(26)的形狀為半圓形并且尺寸是這樣設(shè)定的，即調(diào)整罐(9)。罐(9)在輸送裝置16的影響下進(jìn)入螺紋(26)的上游端，并且通過轉(zhuǎn)動輥(17)使得罐(9)被保持在定量分配工位內(nèi)直至其到達(dá)螺紋(26)的下游端，而其從輥釋放并且利用輸送裝置(16)使其被輸送離開。
圖2和圖3中詳細(xì)示出的多噴口噴嘴(5)具有11毫米的外徑并且包括13個獨(dú)立的不銹鋼噴口(7)，每一個噴口具有從平支撐表面(24)懸伸的5毫米的深度(23)、限定直徑為1.2毫米的出口孔的壁(22)，出口孔在2至3毫米的區(qū)域(20a、20b)中與相鄰噴口隔開。噴口(7)平行。
在操作中，充填線以基本上每秒6個罐的速度運(yùn)行，以使完成定量分配的循環(huán)時(shí)間為170毫秒。第一階段為90秒，用于罐的檢測并且計(jì)量泵的相應(yīng)時(shí)間大約為75毫秒。接著泵在一個循環(huán)內(nèi)操作，持續(xù)7毫秒以將1.5毫升的液體香料定量分配到每一個罐中。提供63毫秒的后續(xù)安全窗以使得流體流入罐中，定量分配后的窗和罐將從定量分配工位拆卸。該方法能夠以快的線速度將香料精確定量分配到罐中。
盡管已經(jīng)關(guān)于將香料定量分配到罐中對本發(fā)明進(jìn)行了說明，相同的設(shè)備也可用于類似地將其它液體添加劑或者合成物成分定量分配到任何其它容器中，保持裝置，其是輥或者是能夠使容器被固定在適當(dāng)豎直的位置并且其嘴部面對噴嘴的方法，如果它是撓性的，那么需要其側(cè)壁被支撐。
權(quán)利要求
1.一種用于將一定劑量的液體成分引入到具有開口嘴部的容器中的方法，該方法包括下列步驟將該容器輸送到定量分配工位；使該容器保持在該定量分配工位內(nèi)同時(shí)將劑量引入到該容器中，接著輸送該容器使其離開該定量分配工位，所述工位包括用于該容器的保持裝置；位于該保持裝置上方的定量分配頭，所述定量分配頭容納有取向成向下朝向該容器嘴部的定量分配噴嘴；該保持裝置能夠在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)使該噴嘴與該容器嘴部對準(zhǔn)；用于使液體成分終止于噴嘴中的進(jìn)入管線；以及安裝在該進(jìn)入管線內(nèi)的計(jì)量泵；當(dāng)該容器保持在該定量分配工位時(shí)啟動該計(jì)量泵，以便在該預(yù)定的時(shí)間內(nèi)將該液體成分以流體流形式通過充填噴嘴排出；在該方法中，所使用的噴嘴采用從支撐件懸伸的單個噴口的組件的形式，每一個噴口與相鄰的噴口分隔開，從而使得通過相鄰的各個噴口排出的液體流不融合在一起，每一個獨(dú)立的噴口在支撐件下方延伸一定深度以便阻止或者防止由于相鄰噴嘴頭端之間的液體融合而形成液滴。
2.如權(quán)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毫秒的時(shí)間。
3.如權(quán)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毫秒的時(shí)間。
4.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在流體劑量已經(jīng)被分配后，所述容器在定量分配工位保持10至100毫秒的時(shí)間，最好保持30至80毫秒的時(shí)間。
5.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，0.1至0.2毫升的流體被定量分配到每一個容器中。
6.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，利用中斷光束的容器來檢測處于定量分配工位的容器的存在。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該容器中斷光束可啟動計(jì)量泵。
8.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，借助掃描激光來檢測流體劑量的分配。
9.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，劑量將被分配到其中的該容器具有直徑為15至35毫米的嘴部。
10.一種用于將預(yù)定體積的液體成分引入到具有開口嘴部的容器中的設(shè)備，所述設(shè)備包括位于輸送裝置上方的定量分配工位，所述輸送裝置用于將該容器依次地輸送到定量分配工位并隨后使其離開該工位，所述工位包括用于該容器的保持裝置；位于該保持裝置上方的定量分配頭，所述定量分配頭容納有取向成向下朝向該容器嘴部的定量分配噴嘴；該保持裝置能夠在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)使該噴嘴與該容器嘴部對準(zhǔn)；用于使液體成分終止于噴嘴中的進(jìn)入管線；以及安裝在該進(jìn)入管線內(nèi)的計(jì)量泵；當(dāng)該容器位于該定量分配工位時(shí)用于啟動該計(jì)量泵的控制裝置，用于使得液體以流體流的形式通過該定量分配噴嘴排出的裝置，在該設(shè)備中，所使用的噴嘴采用從支撐件懸伸的單個噴口的組件的形式，每一個噴口與相鄰的噴口分隔開，從而使得通過相鄰的各個噴口排出的液體流不融合在一起，每一個獨(dú)立的噴口在支撐件下方延伸一定深度以便阻止或者防止由于相鄰噴嘴頭端之間的液體融合而形成液滴。
11.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該噴嘴使用3至22個噴口。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該噴嘴包括7至20個噴口。
13.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該噴口是以同心圓的形式布置的。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該噴嘴使用三個同心圓。
15.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，相鄰噴口之間的間隔為1.5至4毫米，最好為2至3毫米。
16.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該噴口具有1至4毫米的孔直徑。
17.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該噴口在支撐板下方的深度至少為3毫米，最好在4至10毫米之間。
18.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，噴嘴的直徑是其中定量分配有流體成分的該容器的嘴部的直徑的1/4至2/3rds。
19.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該噴嘴位于其中定量分配有流體成分的該容器的嘴部上方的高度為5至20厘米，最好為8至14厘米。
20.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備或方法，其特征在于，所述計(jì)量泵是陶瓷計(jì)量泵。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備或方法，其特征在于，所述計(jì)量泵具有20至100毫秒的響應(yīng)時(shí)間。
22.如權(quán)利要求20或21所述的設(shè)備或方法，其特征在于，該計(jì)量泵在5至100毫秒的時(shí)間內(nèi)將該流體成分定量分配到該容器中。
23.一種參照圖1至3描述的設(shè)備。
全文摘要
在將一種合成物的成分定量分配到其容器中存在實(shí)際困難，諸如在充填線上將個人護(hù)理產(chǎn)品定量分配到手持分配器中，這是部分地由于操作時(shí)間短而導(dǎo)致的?？赏ㄟ^使用一種定量分配設(shè)備來改善或者解決該問題，在所述設(shè)備中，計(jì)量泵(4)通過位于接收裝料的容器(9)上方的定量分配噴嘴(5)供給可流動的材料(2)，諸如液體，所述噴嘴具有多個獨(dú)立的噴口(7)，這些噴口相互間隔以防止它們各股流融合并且噴口充分延伸到其支撐件下方以防止來自于相鄰噴口的液滴融合。
文檔編號B65B3/30GK1668526SQ03816943
公開日2005年9月14日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
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