CN107202616A - 液体定量给料盖芯 - Google Patents

Abstract

一种液体定量给料盖芯，它安装在瓶、罐等容器口，在倾斜给料时只流出一定量的液体。它有两个腔室，上部为缓冲室，下部为计量室。给料前，计量室(1)内充满液体，缓冲室(2)内有少许液体，当倾斜给料时，计量室(1)内的液体流出到外部，容器中的液体则补充进入缓冲室(2)，缓冲室(2)与计量室(1)之间则通过容器内液体流出产生的负压或单向浮球阀阻止液体流动。容器再回复到直立位置时，缓冲室(2)内的液体在重力的作用下将计量室(1)充满，供下次使用。本发明可以方便千家万户的日常生活，更能解决盲人、年老体弱、手眼协调能力较差的人群的切身需求。

Description

液体定量给料盖芯

所属技术领域

本发明涉及一种液体定量给料装置，属日用品。

背景技术

日常生活中要使用各种瓶装、罐装液体，如调味料、洗涤剂、药剂、保健口服液等等，这些液体在使用时都需要计量。长期以来，人们一直在沿用各种各样的计量方法：如加调味品时，德国人习惯用大大小小的量筒，美国人喜欢用小匙和杯，这两种方法其实都比较麻烦。中餐在世界上享有盛名，但我们在烹饪加调料时多凭手感，难以准确掌握菜肴的味道。给小孩喂服糖浆或液态药品时，家长一般用药瓶上的刻度来计量，但要多次尝试，倒出一部分看一下刻度，麻烦且难以准确。家庭主妇在加洗涤液时，一般用厂家提供的盖子来粗略计量，加少了洗不净，加多了又浪费，还造成不必要的环境压力。

发明内容

为了克服传统的液体计量方法麻烦或不准确的缺点，本发明提供了一种方便而又准确的计量方法，每次倾斜加料时只给出确定量的液体。

技术方案

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：定量给料盖芯装在容器口，与容器紧密配合。它分上、下两个腔室，上部为缓冲室，下部为计量室。在容器与缓冲室之间、缓冲室与计量室之间、计量室与外部大气之间均有液、气通道相连。当容器倾斜时，计量室与大气之间构成液、气交换通道，一定量的液体从计量室流出到外部，空气则从大气流入计量室。同时，容器与缓冲室之间也构成液、气交换通道，容器中的液体流入缓冲室，缓冲室中的气体流入容器。缓冲室与计量室之间，则通过容器内液体流出后产生的负压或单向浮球阀阻止液体流动。给料完毕，容器从倾斜转为直立时，缓冲室内的液体在重力的作用下将计量室充满，为下一次使用作好准备。

有益效果

本发明的有益效果是：在通常的倾倒给料过程中完成定量给料和再次补充液体，方便、准确地实现了液体计量。该发明不仅可以方便千家万户的日常生活，更能解决盲人、年老体弱、手眼协调能力较差的人群的切身需求。此外，在火车、船舶、飞机上，都可以用它来方便地添加调料、饮料，而不用担心颠簸引起溅洒或计量不准。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是通常的倾倒给料过程。

图2是定量给料盖芯的内置安装方式。

图3是定量给料盖芯的外置安装方式。

图4是实施例1的结构图

图5是使用前的常备状态

图6是使用时开始倾斜的状态

图7是使用中液体开始流出的状态

图8是使用中保持在最大倾角的状态

图9是不同角度观察楔形空气隙的视图

图10是使用完毕刚回到直立位置的状态

图11是实施例2的结构示意图及局部放大图

图12是实施例3的结构示意图

图13是实施例3使用中保持在最大倾角的状态

图中0.顶盖，1.计量室，2.缓冲室，3.底盖，4.隔片，5.密封外盖，6.密封圈，11.出液管，12.进气管，21.换液管，22.换气管，31.进液管，32.出气管，111.出液外管，112.出液内管，113.指示刻度，114.指示标记，211.换液管浮球，221.换气管浮球

注：为方便区分记忆，命名中“进”和“出”均是相对于定量给料盖芯而言。缓冲室与计量室之间的液、气交换管则分别称作换液管和换气管。

具体实施方式

硬材质的容器，如玻璃、陶瓷、金属或塑料质地的瓶、罐、壶等，给料时采用倾倒的方式，这可以用图1简单表示：容器最初处于直立位置→容器向一侧倾斜到给料位置并保持→容器回复到直立位置存放。倾斜角度α的大小受使用者习惯、容器外形、残余液量的多少影响，但通常在100-135度之间。容器处于倾斜位置时，较低的一侧(如图1中L所示位置)以下将称为低侧，较高的一侧(如图1中U所示位置)以下将称为高侧。

根据要求的给料量不同，定量给料盖芯可以有不同的安装方式：如果容器内部有足够的空间，可以将其全部或部分置于容器内，如图2。如果容器内部空间受限，则可以将其置于容器外部，如图3。不论安装方式不同带来的外观有何不同，各组成部分的上下、左右关系不变，工作原理完全相同，下面仅以内置安装方式为例进行说明。

如图4所示的实施例1，是内置安装方式的定量给料盖芯。它的主体结构是一中空的圆柱状体，侧面有密封圈与瓶口紧密配合，如图4左侧。为方便展示内部结构，图4右侧移去密封圈，并标注了各部件标号。图4中可见：内部的隔片(4)将内腔分为上、下两个部分，上部为缓冲室(2)，下部为计量室(1)。位于低侧的出液管(11)和位于高侧的进气管(12)将计量室(1)与外部大气连通，位于低侧的进液管(31)和与之等高、位于高侧的出气管(32)将缓冲室(2)与容器内部连通。位于高侧的换液管(21)和换气管(22)将缓冲室(2)与计量室(1)连通。根据流体动力学原理，气体在流动时受到管壁的阻力远小于同样流态的液体。因此，各气管的横截面积比与其配对的液管小，以使两个腔室的有效容积最大。

初次装好定量给料盖芯后，做一次倾倒动作进行初始化，初始化过程中液体、气体的交换原理包含在下面的描述之中，故不单独说明。初始化动作结束后，缓冲室(2)内留有少许液体，计量室(1)内充满液体，此状态为每次给料前的常备状态，如图5。以后的每次给料均从此状态开始，到此状态结束。

图6至图10展示了一次完整的给料过程，为方便描述，图中对各管路位置作了必要的变形处理。如图6所示，当容器由直立位置开始倾斜时，计量室(1)内的一小部分液体流入出液管(11)，外部空气通过进气管(12)进入计量室(1)顶部；缓冲室(2)内的液体则流到低侧。图7，当容器继续倾斜，计量室(1)内的液体经出液管(11)流出到外部，计量室(1)内液面降低，外部空气通过进气管(12)继续进入计量室(1)。在容器内，由于进液管(31)和出气管(32)的管口之间此时出现高度差，因此产生压力差，容器内的液体经进液管(31)流入缓冲室(2)，缓冲室(2)内的空气则经出气管(32)进入容器。图8，容器倾斜到最终的给料角度并保持一段时间，计量室(1)内的液体继续经出液管(11)流出到外部，外部空气通过进气管(12)继续进入计量室(1)。容器内的液体继续流入缓冲室(2)，当缓冲室(2)内的液面淹没出气管(32)管口时，液体进入出气管(32)，并将里面的空气全部挤出到容器内。随后，由于液面提供的液封作用，不再有空气进入容器内，容器内的液体在自重作用下会继续流出少量(以下称自流量)到缓冲室(2)，随着这部分液体流出，容器内部形成负压并逐渐增大，当该负压正好抵消容器内剩余液体在竖直方向的高度产生的静压差时，容器内的液体停止向缓冲室(2)流动，达到平衡状态。此时，在缓冲室(2)顶角部形成一楔形空气隙，如图9所示是从两个不同角度观察空气隙的视图。由于换液管(21)和换气管(22)的管口均在此空气隙中，缓冲室(2)内的液体不会流入到计量室(1)。当计量室(1)内的液体全部流出后，就不再有液体流出，达到了定量给料的目的。

缓冲室(2)内，平衡状态时楔形空气隙的大小与出气管(32)管口的位置相关。将该位置移向顶盖(0)，或弯向低侧，容器倾斜时液面淹没该管口的时间就会提前，最终将出现更大的空气隙。合理的空气隙大小是它刚好能包容换液管(21)和换气管(22)，加上必要的安全裕量，使缓冲室的容积最小，从而使整个装置的体积最小，这需要根据液体比重、容器大小和高度、以及每次要求的给料量来确定。

给料完毕，容器回到直立位置，如图10。此时，如果缓冲室(2)内的液面在进液管(31)和出气管(32)管口之下，则缓冲室内的液体不会流回容器中。如果缓冲室(2)内的液面仍在进液管(31)和出气管(32)管口之上，则由于进液管(31)和出气管(32)的管口此时在同一水平面，且两管内都充满液体，因此缓冲室(2)内的液体和容器内的空气将形成准稳态，短时间内几乎没有液体流回容器。与之相反，换液管(21)比换气管(22)低，且换气管(22)在前一步中位于楔形空气隙内，此时仍充满空气，因此缓冲室(2)内的液体与计量室(1)内的空气形成非稳定结构，液体从换液管(21)快速流入计量室(1)，空气则从换气管(22)进入缓冲室(2)中，直到计量室(1)充满液体。设计时使缓冲室(2)每次补充液体后都装有比计量室(1)有效容积略多的液体，最后缓冲室(2)内保留少许液体。此时，计量室(1)和缓冲室(2)的状态回复到与图5相同。

本实施例适合于质地较硬的容器，如玻璃容器、陶瓷容器、金属容器和硬质塑料容器等。这类容器形变小，自流量不大，故可以用在缓冲室(2)中保留楔形空气隙的办法阻止液体在给料时流入计量室(1)。

如图11所示的实施例2，是适用于质地较软的容器(如薄塑料瓶)的定量给料盖芯。这类容器在倾斜给料时，因为手持的力量和容器内的负压导致的收缩变形较大，因而自流量较大，若采用保留楔形空气隙的方式将导致缓冲室(2)的容积过大，亦即整个装置体积过大。本实施例采用与上述实施例1几乎完全相同的结构和原理，但在换液管(21)和换气管(22)的顶部加装了微型浮球(211，221)。浮球的作用是在容器倾斜到给料位置时，液面上升到浮球位置，液体的浮力使浮球上浮顶住管口，从而阻止缓冲室(2)内的液体进入计量室(1)。当容器由倾斜位置回复到直立位置时，液体的浮力又使浮球离开管口，使缓冲室(2)和计量室(1)之间形成液、气交换通路。

图12所示的实施例3，是在实施例1或实施例2的基础上，增加给料量的调节功能。具体的实施办法是将出液管(11)改为双层结构：即出液外管(111)和出液内管(112)，出液外管(111)固定在顶盖(0)和隔片(4)上，提供密封作用，出液内管(112)与出液外管(111)配合紧密，但可以在出液外管(111)中转动一定角度。出液内管(112)为L形结构，转动时，位于L形结构底部的管口位置随之发生改变。当容器倾斜到给料位置时，如图13，计量室(1)内高于出液内管(112)管口的液体在重力或虹吸作用下经出液内管(112)流出，其余液体仍留在计量室中，达到在一定范围内改变给料量的目的。顶盖(0)上，在出液外管(111)周围有刻度(113)，与出液内管上的标记(114)配合，指明转动角度或相应的给料量。在最大给料量时，计量室(1)内的液体全部排出，本实用例仍有最大的计量精度。在中间位置，由于给料时倾斜的角度对最终留在计量室(1)的液量有影响，计量精度会降低，但因每个人都有相对固定的动作习惯，所以仍能为使用者提供很好的参考。

Claims (5)

1.一种液体定量给料盖芯，安装在容器口，在每次倾斜容器加料时只流出确定量的液体，其特征是：液体定量给料盖芯由下部的计量室(1)和上部的缓冲室(2)构成，计量室(1)与外部有出液管(11)和进气管(12)相连通，缓冲室(2)与容器内部有进液管(31)和出气管(32)相连通，缓冲室(2)与计量室(1)之间有换液管(21)和换气管(22)相连通，进液管(31)和出液管(11)在同一侧，进气管(12)、出气管(32)、换液管(21)和换气管(22)在另一侧，给料时，容器向出液管(11)一侧倾斜，仅计量室(1)内的液体从出液管(11)流出，容器内的液体通过进液管(31)进入缓冲室(2)中，并被阻止向计量室(1)流动，达到定量给料的目的。

2.根据权利要求1所述的液体定量给料盖芯，其特征是：给料时阻止缓冲室(2)内的液体流入计量室(1)的方法是：使缓冲室(2)内的液面在适当位置淹没出气管(32)管口，产生的液封作用使空气不再进入容器，容器内的液体继续流出一小部分后在内部生成的负压作用下停止流出，从而将缓冲室(2)的液面限制在换液管(21)和换气管(22)的管口之下，阻止了液体从缓冲室(2)向计量室(1)流动。

3.根据权利要求1所述的液体定量给料盖芯，其特征是：给料时阻止缓冲室(2)内的液体流入计量室(1)的方法是：缓冲室(2)内换液管(21)和换气管(22)的管口上装有浮球阀，在容器倾斜，液面淹没管口时，浮球阀在浮力的作用下上浮将管口关闭，阻止缓冲室(2)内的液体流入计量室(1)中。

4.根据权利要求1所述的液体定量给料盖芯，其特征是：缓冲室(2)中进液管(31)与出气管(32)的管口在同一高度上，在容器回复直立位置时缓冲室(2)中的液体与容器中的空气形成准稳态***，在短时间内缓冲室内的液体不会回流回到容器中。

5.根据权利要求1所述的液体定量给料盖芯，其特征是：换液管(21)比换气管(22)低，且换气管(22)在给料时位于楔形空气隙内而充满空气，在容器回复直立位置后，由于两管口形成压力差，液体从换液管(21)快速流入并充满计量室(1)。