流体分配阀及使用方法 发明背景
【发明领域】
本发明一般涉及流体分配阀，更具体地讲，本发明涉及这样一种流体分配阀，在例如当使用者挤压容器时或当使用者试图从容器吸出流体时，该流体分配阀适合于在用持续的压力迫使流体流经阀门之前防止流体通过阀门流出。
相关技术说明
各种制造商一直试图开发出这样一种阀，在例如当使用者挤压容器时或当使用者试图从容器吸出流体时，这种阀适合于在用持续的压力迫使流体流经阀门之前防止流体通过阀门流出。这种阀的目的是要在容器打翻或倒置时防止流体流出，但是当使用者要从容器饮用时，其允许大量的流体流出。
在Dark的US 6,250,503(“Dark参考文献”)中说明了本领域的技术状态，这篇文献也结合在此作为参考。Dark参考文献说明了一种用于控制流体从容器流出的分配封闭盖。这个分配封闭盖包括一个导管，导管具有被一个上保持器和一个下保持器部分阻塞的内导管表面。该分配封闭盖进一步包括一个流体分配阀，该流体分配阀包括弹性拱顶区和密封区。密封区从从拱顶的周边向外，并且最好向下延伸，从而定义出一个形成为符合内导管表面形状的密封周边，以在当把流体分配阀可操作地定位在导管内上和下保持器之间时形成一个密封件。至少一个肋片固定地将密封区连接到拱顶区，以使拱顶区的变形通过至少一个肋片延伸到密封区，从而破坏密封并形成至少一个分配流体的路径。密封区的外密封表面上的空气压力造成密封区在至少一个肋片之间变形，从而形成至少一个通气流动路径。
在Dark参考文献之前，已经有各种不同的分配封闭盖被设计出来，用以装配在容器上以用来分配饮料、液体、肥皂、和其它流体材料。这些封闭盖也经常用在必须通过在封闭盖上吮吸或通过挤压容器才能分配饮料的婴儿饮水杯或骑自行车人地水瓶上。
现有技术的封闭盖主要利用由一对窄缝穿透拱顶的硅树脂拱顶分配系统。当通过容器内的压力与容器外的压力差将足够的力施加到现有技术的拱顶表面上的窄缝时，它将如同花瓣一样打开。在Drobish等的US4,768,006和Rohr的US 5,005,737和5,271,531中描述了这些构造的例子。
但上述现有技术构造存在有多个重要的缺陷。首先，如果容器受到碰撞或跌落，现有技术中使用的窄缝将不能有效地防止偶然的泄漏。其次，必须在模制橡胶拱顶之后再加上窄缝，因此需要第二次操作，而这会增加制造产品的成本。
在Imbery.Jr.的US 5,169,035中示出了另一种现有技术的分配封闭盖。Imbery，Jr的阀在将空气排回到容器中而不会通过通气流动路径泄漏方面十分优秀；但是，Imbery，Jr的封闭盖并没有说明控制流体通过主导管向外流出的机构。
在Corsette的US 4,506,809、Kano等人的US 4,785,978、Lampe等人的US 5,954,237、Bilani等人的US 5,390,805、Haberman的US6,116,457、Fuchs的US 6,062,436、Montgomery的US 5,785,196、Banich，Sr的US 4,442,947以及Julemont等人的US 5,842,618中描述了其它各种机构。所有上述专利参考文献都被结合在此以作为参考。
为了具有效率，流体分配阀必须满足三个条件。首先，如果容器受到碰撞或偶然的轻轻挤压，阀应当不分配流体。其次，阀应当通气并允许通过它使空气返回到容器中，以补充分配出的体积。第三，阀必须是低制造成本的。
尽管Dark提出的阀目前是能够满足这些目标的优选机构，但是Dark参考文献披露的机构有时在不使用对于容器来说太大的机构就不能够分配足够大量的流体。其余现有技术没有说明满足所有三个要求的有效流体分配阀。本发明满足了这些需要，并且提供了在以下的综述中说明的进一步的有关优点。
现有技术说明了可提供上述一些优点的封闭盖机构；但是，现有技术没有说明具有满足上述要求并且在需要时仍然允许大量流体排出的阀的封闭盖机构。本发明满足了这些需要，并且提供了下面综述中说明的进一步的相关优点。
【发明内容】
本发明提供了结构上的一些特定优点，并且使用本发明的结构可以引致下述的目的。
本发明提供了一种用于控制流体从容器流出的流体分配阀。所述流体分配阀包括帽，保持器以及分配阀体。所述帽适合于啮合容器并且包括喷管，所述喷管定义出了具有上开口、下开口以及具有可接收所述分配阀体的形状的内喷管表面的贯通导管。所述保持器包括至少一个流孔以及具有一个插塞肩的向上伸出的插塞(plug)。所述分配阀体是由外表面、内表面、阀周边、和分配孔周边界定的。当把所述分配阀体定位在保持器上时，所述分配孔周边可靠地环绕配合并且密封所述向上伸出的插塞；并且所述阀周边与所述内喷管表面形成密封关系。所述保持器啮合所述喷管以将所述分配阀体密封在所述喷管内。
本发明的主要目的是提供一种具有现有技术没有说明的优点的流体分配阀。
本发明的另一个目的是提供这样一种流体分配阀，它能够封闭容器并且在如果容器被打翻或倒置或响应小的或瞬间的晃动、碰撞、和倾覆时不会产生泄漏。
本发明的再一个目的是提供一种能够响应诸如挤压容器或吮吸喷管之类的持续的力而容易和自由地分配大量流体的流体分配阀。
本发明的再一个目的是提供一种能够分配诸如香波、液体肥皂、和调味番茄酱之类的粘稠流体的流体分配阀。
本发明还一个目的是提供一种能够在分配出流体时允许空气排回到容器内的流体分配阀。
通过以下结合附图对本发明的详细说明，可以对本发明的其它特征和优点有更清楚的理解，其中说明书通过举例说明的方式说明了本发明的原理。
附图的简要说明
附图图示说明了本发明。在附图中：
图1是本发明的第一实施例的局部分解透视图，其中示出了包括帽和分配阀体的流体分配阀；
图2是其中使用的分配阀体的俯视透视图；
图3是其仰视透视图；
图4是其中使用的保持器的俯视透视图；
图5是沿图1中的5-5线得到的剖视图，其中示出了处于密封形态的分配阀体；
图6是沿图1中的5-5线得到的剖视图，其中示出了从密封形态向分配形态移动的分配阀体；
图7是沿图1中的5-5线得到的剖视图，其中示出了处于分配形态的分配阀体；
图8是沿图1中的5-5线得到的剖视图，其中示出了处于通气形态的分配阀体；
图9是分配阀体的第二实施例的俯视透视图；
图10是保持器的第二实施例的俯视透视图；
图11是流体分配阀的第二实施例的局部分解透视图；
图12是沿图11中的12-12线得到的剖视图，其中示出了处于密封形态的分配阀体的第二实施例；
图13是沿图11中的12-12线得到的剖视图，其中示出了处于分配形态的分配阀体的第二实施例；以及
图14是沿图11中的12-12线得到的剖视图，其中示出了处于通气形态的分配阀体的第二实施例。
发明的详细说明
上述附图示出了本发明，一种用于控制流体从容器12流出的流体分配阀10。该流体分配阀10包括帽20，保持器40以及分配阀体60。流体分配阀10适合于安装在容器12上，用以不管容器12的翻转以及不管否则将造成流体从流体分配阀10流出并且从容器12流出的瞬间冲击都能容纳流体。但是，作为对例如当使用者挤压容器12时或当使用者试图将流体从容器12中吸出时的持续压力的响应，流体分配阀10可改变形态，以允许使用最小的力而使大量的流体通过流体分配阀10并从容器12流出。
如图1中所示，帽20包括喷管22并且适合于与容器12相啮合以封闭容器12的容器开口16。在一个实施例中，帽20包括内螺纹部分24，其形状可与容器12的外螺纹部分14实现螺纹啮合。外螺纹部分14位于环绕容器开口16的位置，从而使帽20与外螺纹部分14的螺纹啮合起到了封闭容器开口16的作用。尽管可以使用任何相对较强和刚性的材料，帽20优选地由注射模制塑料构成。
如图5中所示，帽20的喷管22定义出了一个贯通导管26，该贯通导管26具有上开口28，下开口30以及处于上、下开口之间的内喷管表面32，如下所述，内喷管表面32的形状可容纳分配阀体60。帽20的贯通导管26包括与上开口28邻接的内喷管突缘34。内喷管突缘34具有将分配阀体60保持在喷管22的贯通导管26内并且防止它从上开口28脱落的功能。在一个实施例中，内喷管突缘34包括具有将分配阀体60保持在其正确位置的功能的保持边缘(retaining rim)38。内喷管突缘34和保持边缘38优选地包括至少一个能够将空气通入容器12中而不被分配阀体60堵塞的通气孔36，尽管熟悉本领域的人员也可以提出替代机构以达到相同的目的。应当注意，分配阀体60中的相同或相反的结构(例如，向上延伸部分，未示出)，可以发挥同样的功能。显然，可以使用许多类似的结构以代替本实施例中所示出的内喷管突缘34，并且术语内喷管突缘34的意图包括了任何可以至少部分地封闭上开口28以防止分配阀体60从帽20中脱落的结构。
如图5中所示，贯通导管26优选地进一步包括与下开口30邻接的凹环39，如下面要说明的，凹环39的作用是容纳和固定保持器40。可以使用替代机构以将保持器40锁定在帽20上，并且应当认为这些替代机构是包括在权利要求定义的本发明的范围内；但是，使用所述凹环39是优选的，因为它用很大强度将保持器40锁定在贯通导管26内，以致一旦将保持器40安装好，就极难将保持器40取出。这样的强连接在本发明中是有用的，因为，如果不这样，则保持器40有可能造成使从容器12饮水的使用者窒息的危险。应当指出，这里使用的邻接一词仅表示各元件大致彼此相邻，或相对于其它元件更为靠近，而并不表示紧密毗邻或接触。
保持器40包括保持器周边42、向上伸出的插塞44以及至少一个穿过保持器40的流孔50。如图4和10中所示，保持器周边42适合于邻接与下开口30啮合的喷管22。在一个实施例中，保持器周边42被构形成为锥形，以与上述凹环39摩擦地啮合。这种结构是有用的，因为它十分牢固，并且可以防止保持器40偶然地与帽20脱离啮合，如果要使婴儿能够从容器12饮水而又没有由于流体分配阀10的一个元件而窒息的危险，那么这是一个重要的特征。显然，可以使用多种机构将保持器40连接到帽20，包括螺纹啮合、粘结剂、或其它等价的机构。此外，也可以将保持器40与帽20模制为一个整体，并且可将内喷管突缘34作为与喷管22紧压或啮合的分离元件提供。这种颠倒也被认为在所述权利要求的范围内，尽管事实上这把保持器周边42降低到仅仅是整体模制部件中的一个抽象构造。
图1，4，5，10，11和12中示出了向上伸出的插塞44。如图4，5，10和12中所示，向上伸出的插塞44包括位于其底部的插塞肩46以及如上所述的穿过分配阀体60安装以有选择地密封分配阀体60的向上伸出部分48。分配阀体60紧靠插塞肩46，这起到了进一步密封分配阀体60并将分配阀体60支撑在其正确位置的作用，这也将在下面进行更加详细的说明。如图4中所示，向上伸出部分48一般可以为圆柱形；或向上伸出部分48可以具有一种包括但不限于图10中所示的圆锥形在内的替代形状。尽管这些形状是当前的优选形状，但是，本发明并不局限于这些形状，熟悉本领域的人员也可以利用替代的形状，并且这些替代形状被认为在权利要求定义的本发明的范围之内。分配阀体60与向上伸出的插塞44的组合使得流体分配阀10能够从容器12分配出大量的流体，并且也使流体分配阀10能够分配出诸如香波、液体肥皂、和调味蕃茄酱之类的粘稠流体。
如图4，5，10和12中所示，设置了至少一个保持器40的流孔50，以使流体能够流出容器12，并且通过流体分配阀10被分配，然后使得空气能够排回到容器12中。熟悉本领域的人员可以设计出任何数量的配置方案，并且以下说明了两种可接受的配置方案。在图4中所示的第一实施例中，几乎一个或更多孔的任何配置方案都可以使用。在图10所示的第二实施例中，必须把至少一个流出孔50中的至少一个定位在下述支撑隆脊(support ridge)52的任意一侧，以便使流体能够通过其中一个流出，并使空气能够通过另一个通气。
如图4和10中所示，保持器40优选地为普通的盘形元件，并且是由诸如塑料之类的强的刚性材料构成的，尽管熟悉本领域的人员可以选择任何数量的其它形状和/或包括金属或具有适当质量的任何其它材料在内的材料。如下所述，可以添加图10中所示的支撑隆脊52之类的附加特征，以向分配阀10提供适当的功能。应当指出，反过来也可以将附加到帽20或保持器40的任何特征提供在分配阀体60上，也应当把这种颠倒考虑为在权利要求定义的本发明的范围内。例如，代替提供所示的支撑隆脊52，也可以用提供与支撑隆脊52相同功能的等价结构(未示出)来构造分配阀体60本身。这种颠倒结构也被认为是在权利要求定义的本发明的范围内。
如下所述，如图2，3，5-9，和12-14中所示，分配阀体60被成形为可安装在向上伸出的插塞44上，并且穿过下开口30并插入到喷管22的贯通导管26中，从而有选择地密封贯通导管26。分配阀体60由外表面62、内表面64、阀的周边66以及定义了流孔67的分配孔周边68界定。分配孔周边68被成形为围绕向上伸出的插塞44牢固地配合，并且密封向上伸出的插塞44。阀周边66被成形为可安装在喷管22内，并且与内喷管表面32或等价表面形成密封关系。内喷管表面32可以包括保持器40或内喷管突缘34的部分，因为分配阀体60可以潜在地与这些元件的任何元件形成密封关系；但是，如图示的两个实施例所述，密封优选地紧靠在喷管22本身的内喷管表面32。分配阀体60是由弹性材料构成的，优选地为模制橡胶或塑料元件。
如图2和3中所示，分配阀体60包括一个与分配孔周边68邻接的分配阀体60的内部部分70，该部分70由可以从密封形态改变到分配形态的弹性材料形成。在图5中所示的密封形态中，分配孔周边68绕向上伸出的插塞44牢固定位并且密封向上伸出的插塞44。如图6中所示，当作用在内表面64上的压力超过作用在外表面62上的压力时，内部部分70从密封形态改变到分配形态。如图7中所示，在分配形态中，分配孔周边68升高，以与向上伸出的插塞44脱离密封接触。一旦分配孔周边68升高以与向上伸出的插塞44脱离接触，流体就能够通过流孔67自由流出。由于可以把流孔67制造得很大，因此，这可以不受限制地使大量的流体流出，或粘稠的流体流出。如图9和图12-14中所示，第二实施例显示了相同的特征。
如图2，3，5-9和12-14中所示，分配阀体60进一步包括一个与阀周边66邻接的由可以从初始形态改变到通气形态的弹性材料形成的外部部分72。在图5和12所示的初始形态中，阀周边66牢固地绕内喷管表面32定位，并且密封内喷管表面32以防止流体环绕分配阀体60泄漏。如图8和14中所示，当作用在外表面62上的压力超过作用在内表面64上的压力时，外部部分72被推到阀周边66与内喷管表面32脱离密封接触的通气形态。
在图1-8中所示的流体分配阀10的第一实施例中，外部部分72是由一个从连接隆脊76向外和向下伸出的通气突缘74形成的，连接隆脊76是由通气突缘74和内部部分70的整体接缝(integral joining)形成的。连接隆脊76被成形为与保持边缘38和内喷管表面32之间的内喷管突缘34接触，由此使分配阀体60保持在其正确的位置上。至少一个通气孔36使得空气能够通过连接隆脊76。通气突缘74相对于内喷管表面32的角度有利于将分配阀体60插入到喷管22中，并且由于通气突缘74可以沿连接隆脊76铰接，因此进一步有利于通气。
在图9-14中示出了流体分配阀10的第二实施例。在这个实施例中，流体分配阀10包括一个总体上是平的盘形的分配阀体60。在这个实施例中，外部部分72的平的形状使得保持边缘38能够形成密封的部分。由于支撑隆脊52具有支撑分配阀体60从而使外部部分72能够适当地接触内喷管表面32(优选地包括保持边缘38)的功能，因此这个实施例通过包括支撑隆脊52的保持器40而具有最好的功效。在本实施例中，插塞肩46优选地向上延伸通过保持边缘38，以便使插塞肩46的向上压力能够将外部部分72偏压向保持边缘38，从而增大形成的密封的强度。
在流体分配阀10的制造过程中，帽20、保持器40、和分配阀体60优选地是如上所述的注射模制的。将分配阀体60安装到保持器40上，从而使得向上伸出部分48能够插入由分配孔周边68形成的流孔67，并且使得分配阀体60能够搁置在插塞肩46上。然后，将保持器40定位在与下开口30邻接的位置上，使得分配阀体60被定位在帽20内。然后，优选地通过把保持器40推入到下开口30中，直到保持器周边42嵌入到凹环39，从而将保持器40锁定在帽20上。一旦将保持器40锁定到位，就很难取出，由此防止了组装之后流体分配阀10的脱落。然后，将流体分配阀10附装到容器12，优选地是通过将帽20螺纹安装到容器12中。
一旦组装完成，容器12就可以被倒置，并且流体分配阀10将防止容器12中的任何流体泄漏。甚至如果容器12受到晃动时，例如，如果容器跌落到地上时，流体分配阀10也能防止泄漏。分配阀体60的弹性吸收了短时间的压力，同时分配阀体60保持搁置在向上伸出的插塞44的向上伸出部分48上。
如果假设将持续的压力作用在流体上，例如，通过挤压容器12或在喷管22上吮吸，那么压力造成分配阀体60滑出向上伸出部分48，并且从密封形态转移到分配形态。尽管权利要求是根据挤压容器12说明的，但是显然应考虑到包括等价的过程，例如，吮吸喷管22，或提高容器12内的压力，或降低流体分配阀10外的压力。一旦处于分配形态，流体可以从流孔67流出。可以把流孔67制造得相当大，而不会削弱流体分配阀10密封容器12的能力，只要将流孔67与适当大的向上伸出部分48结合即可。如果流孔67大，那么可以分配出大量的流体，即使流体是粘稠的，例如，香波、液体肥皂、和调味番茄酱。
一旦分配压力被释放，容器12的自然弹性力起到在容器12内产生真空的作用，该真空向下拉动分配阀体60，从而使分配阀体69从分配形态返回到密封形态。然后，压力起到向下拉分配阀体60的外部部分72的作用，使分配阀体60从初始形态转移到通气形态。在所述通气形态中，阀周边66和/或外部部分72失去与内喷管表面32和/或内喷管突缘34的保持边缘38的接触。空气可以流过至少一个通气孔36，并通过分配阀体60进入到容器12，直到压力恢复正常为止。一旦容器12内没有真空，并且容器12返回到其初始形状，分配阀体60的自然弹性力使外部部分72返回到密封形态，并再次防止流体通过分配阀10泄漏。
尽管参考至少一个优选实施例说明了本发明，但是，熟悉本领域的人员应当清楚地知道，本发明不限于此。而是，本发明的范围仅能结合附属权利要求解释。