DE69021590T2

DE69021590T2 - Flüssigkeitsmessanordnung.

Info

Publication number: DE69021590T2
Application number: DE69021590T
Authority: DE
Inventors: James Drobish
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2010-11-27
Also published as: EP0510016B1; ES2075421T3; WO1991009285A1; AU645772B2; EP0510016A1; AU6954791A; DE69021590D1; JP2954346B2; JPH05502509A; CA2067106C; EP0510016A4; US5129561A

Description

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Flüssigkeitsmesseinrichtung zur aufeinanderfolgenden Abgabe im wesentlichen gieichförmiger Volumina eines flüssigen Produkts aus einem Behälter und insbesondere eine Einrichtung dieser Art, die eine höhere Genauigkeit aufweist und in kleineren Abmessungen herstellbar ist.

Stand der Technik

Viele Flüssigprodukte werden den Verbrauchern normalerweise in relativ grossen Behältern zugeliefert. Bei diesen herkömmlichen Behältern bleibt es dem Benutzer überlassen, von Fall zu Fall eine bestimmte Flüssigkeitsmenge oder Flüssigkeitsdosis manuell ausmessen. Bei jeder erneuten Anwendung des Produkts benötigt der Verbraucher im allgemeinen eine stets gleiche Flüssigkeitsmenge und ist damit gehalten, aufeinanderfolgend manuell für jeden Anwendungsfall diese gleiche Produktmenge dem Behälter zu entnehmen. Eine solche manuelle Entnahme ist jedoch zeitraubend, mit Verunreigungen verbunden sowie häufig auch ungenau. Da die Produktwirkung in vielen Fällen davon abhängig ist, mit welcher Genauigkeit die jeweils anzuwendende Flüssigkeitsmenge entnommen wird, besteht beim manuellen Abmessen die Gefahr einer ungenauen Dosierung und nicht optimalen Wirkung.
Das Steffens et al am 29. November 1966 erteilte US-Patent Nr. 3 288 335 beschreibt eine mit mehreren Kammern ausgeführte rohrförmige Flüssigkeitsmesseinrichtung zum Einsatz in die Öffnung eines Flüssigkeitsbehälters. Theoretisch wird beim Neigen des Behälters durch Steuerung der Luftzufuhr in diesen eine bestimmte Flüssigkeitsmenge abgegeben, d.h. der Lufteintritt in den Behälter ist beim Abmessen der jeweils gewünschten Produktmenge blockiert.
In der Praxis jedoch konnte festgestellt werden, dass eine solche Sperre gegen den Eintritt von Luft in den Behälter nur schwer zu bewerkstelligen ist, wenn dieser unter nur relativ geringen Ausgiesswinkeln geneigt wird. Bei solch kleinen Winkeln ist ohne weiteres die Möglichkeit gegeben, dass der Behälter keinen Luftabschluss erfährt und damit Flüssigkeit kontinuierlich aus dem Behälter ausfliesst. Infolgedessen vermag die Einrichtung keine gleichförmigen Flüssigkeitsmengen abzumessen und abzugeben.
In dem Roder et al am 22. Mai 1984 erteilten US-Patent Nr. 4 449 651 wird eine Messeinrichtung mit konzentrischen Kammern beschrieben, deren Wirkweise ebenfalls auf dem Prinzip einer geregelten Luftzufuhr beruht. Die Herstellung einer so beschaffenen Messeinrichtung ist kostspielig und kompliziert. Darüberhinaus nimmt sie genau wie das System nach Steffens et al zuviel Raum in Behälter ein. Dies ist für den Vertrieb von Flüssigprodukten jedoch nicht wünschenswert. Benötigt die Messeinrichtung zuviel Platz im Behälter, so müssen die Behälterabmessungen zur Aufnahme entsprechend gleicher Flüssigprodukt-Einfüllmengen vergrössert werden, was mit einem höheren Material- und damit Kostenaufwand verbunden ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Messeinrichtung, die ohne kontinuierliches Fliessen aufeinanderfolgend jeweils genau gleichdosierte Flüssigproduktmengen abgibt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Messeinrichtung von geringerer Gesamtabmessung für eine gegebene Flüssigprodukt-Einfüllmenge.
Weiter soll die Erfindung den Endbenutzer veranlassen, den Behälter jeweils in die für seine ordnungsgemässe Wirkweise erforderliche Richtung zu neigen.
Schliesslich ist es noch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Voraussetzungen zu erfüllen und gleichzeitig die bei der Merstellung der Einrichtung anfallenden Gesamtkosten zu senken.
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich im Einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäss wird eine rohrförmige Flüssigkeitsmesseinrichtung zum Einsetzen in einen Behälter für ein flüssiges Produkt zur wiederkehrenden Abgabe im wesentlichen gleicher Volumina der Flüssigkeit aus der Einrichtung geschaffen. Die Einrichtung weist auf einen rohrförmigen Körper, der die äusseren Grenzen der Messeinrichtung definiert sowie obere und untere Endwände umfasst. Die obere Endwand ist mit einer Abgabeöffnung versehen. Weiterhin weist der rohrförmige Behälter eine Auslassöffnung auf, die in der rohrförmigen Seitenwand ausgebildet ist und eine Verbindung herstellt zwischen dem Inneren der Messeinrichtung, genauer gesagt einer Messkammer, und dem Inneren des Behälters. Eine axial verlaufende senkrechte Wand unterteilt den oberen Bereich des Inneren der Messeinrichtung in eine Messkammer, die oben durch die obere Endwand abgeschlossen ist, und einen Abgabekanal, der mit der Aussenseite der Einrichtung über die Abgabeöffnung verbunden ist. Die senkrechte Wand endet oberhalb der unteren Endwand der Messeinrichtung und belässt eine nicht geteilte Sammelkammer im Bodenbereich des Inneren der Messeinrichtung, welche Sammelkammer an ihrem oberen Ende mit der Messkammer und dem Abgabekanal in Verbindung steht. Eine quergerichtete Trennplatte springt von der senkrechten Wand im Mittelbereich der Mess- und der Sammelkammer vor. Die Trennplatte blockiert das untere Ende der Messkammer mit Ausnahme des am weitesten vom Abgabekanal entfernten Bereichs und dient dazu, den Flüssigkeitsstrom in alle Richtungen zwischen der Mess- und der Sammelkammer während des normalen Ausgiessens eines zuvor bestimmten Volumens aus dem Behälter zu verhindern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Während die Beschreibung mit Ansprüchen abschliesst, in denen der Gegenstand der vorliegenden Erfindung speziell und eindeutig beansprucht wird, dürfte die Erfindung in ihren Einzelheiten dennoch klarer aus der nachfolgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen hervorgehen.
Es bedeutet:
Figur 1 einen Teil-Senkrechtschnitt eines Behälters, in den eine erfindungsgemässe Meseinrichtung abgabebereit stehend eingesetzt ist;
Figur 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Messeinrichtung;
Figur 3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Messeinrichtung auf Linie 3-3 in Figur 1;
Figur 4 einen Teil-Senkrechtschnitt durch den Behälter aus Figur 1, welcher den gleichzeitigen Flüssigkeitsstrom in die Mess- und aus der Sammelkammer der Messeinrichtung zeigt;
Figur 5 einen Teil-Senkrechtschnitt durch den Behälter aus Figur 1, in welcher der Behälter auf den Kopf gestellt ist;
Figur 6 einen Teil-Senkrechtschnitt durch den Behälter aus Figur 1, welcher den Behälter in Abgabestellung zeigt;
und
Figur 7 einen Teil-Senkrechtschnitt durch den Behälter aus Figur 1, aus dem der Fluss einer abgemessenen Flüssigkeitsmenge aus der Mess- in die Sammelkammer der Messeinrichtung jeweils nach einem Ausgiessvorgang ersichtlich ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird erfindungsgemäss eine generell mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Messeinrichtung von geringerer Gesamthöhe bzw. Grösse geschaffen, die ein kontinuierlichens Fliessen nicht zulässt und mit grösserer Genauigkeit aufeinanderfolgend gleiche Flüssigkeitsmengen aus einem Behälter 12 abgibt. Bei dieser Messeinrichtung 10 handelt es sich um einen Einsatz in Form eines rohrförmigen Körpers zum Einpassen in den Hals 12' des Behälters 12 und zur Befestigung in diesem. Der rohrförmige Körper besteht vorzugsweise aus zwei Elementen, nämlich einem oberen Segment und einem in dieses teleskopisch einschiebbaren unteren Segment. Aussen weist das untere Segment auf eine untere Endwand 15, eine rohrförmige Seitenwand 14b und einen äusseren umlaufenden Steg 16, während das obere Segment aussen mit einer oberen Endwand 13 mit darin ausgebildeter Abgabeöffnung 17 sowie einer rohrförmigen Seitenwand 14a mit darin befindlicher Einlassöfnung 27 und Auslassöffnung 28 versehen ist. Diese beiden Segmente dienen einer vereinfachten Herstellung und werden zu dem rohrförmigen Körper zusammengeklebt. Jedes Segment wird vorzugsweise nach dem Spritzgussverfahren aus Polypropylen hergestellt, wenngleich auch die Verwendung anderer Materialien wie Polyäthylen, PVC, Polycarbonat und Polystyrol möglich ist.
Wie am besten aus Figur 3 in Verbindung mit Figur 1 ersichtlich, unterteilt eine axial verlaufende Wand 18 den Querschnitt des oberen Bereich der Messeinrichtung 10 in eine grosse Messkammer 20 und einen relativ kleinen Abgabekanal 22. Die senkrechte Wand 18 der bevorzugten Ausführungsform ist im Horizontalschnitt gesehen V-förmig ausgebildet. Dieser V-förmige Querschnitt gestattet in einfacher Weise die Anordnung eines Luftrohrs 23 am Grunde des "VV". Das untere Ende des Luftrohrs springt zur besseren Belüftung der Sammelkammer 21 während des Abgiessens axial über die Trennwand 18 hinaus vor und endet in der Sammelkammer 21, während das andere Ende im grossen und ganzen in einer Ebene mit der äusseren Oberfläche der oberen Endwand 13 angeordnet ist. Die V-Form ermöglicht weiterhin, dass ein grosser Teil des Querschnittsbereichs der Messeinrichtung 10 als Messkammer 20 genutzt werden kann. Durch diese Konstruktion wird die zur Dosierung eines vorgegebenen Flüssigkeitsvolumens erforderliche Länge der Messkammer 20 verkürzt. Da die Messkammer 20 räumlich grösser als der Abgabekanal 22 und das Luftrohr 23 ist, lässt sich die gesamte Baugrösse der Messeinrichtung 10 minimieren.
Die V-Form der senkrechten Wand 18 bietet den weiteren Vorteil, dass die richtige Ausgiesslage des Behälters 12 herbeigeführt wird, denn es wird durch den visuellen Effekt der V-Form der senkrechten Wand 18 sowie durch die Lage und Form der Abgabeöffflung 17, wie diese am besten aus Figur 2 hervorgehen, der Benutzer dazu gebracht, den Behälter 12 in die richtige Richtung zu neigen, d.h. in Richtung des Abgabekanals 22. In jeder anderen Richtung hat die in der Sammelkammer 21 befindliche Flüssigkeit das Bestreben, zurück in die Messkammer 22 statt aus dem Abgabekanal 22 zu fliessen. Dies würde dazu führen, dass weniger als die jeweils volle gleiche Dosis oder Produktmenge abgegeben wird.
Wie aus Figur 1 esichtlich, endet die senkrechte Wand 18 oberhalb des unteren Bereichs der Messeinrichtung 10, so dass dieser Bereich also nicht unterteilt ist. Hierdurch entsteht in dem ungeteilten unteren Bereich eine Sammelkammer 21, die mit der Messkammer 20 und dem Abgabekanal 22 auf der rechten bzw. linken Seite ihres oberen Endbereichs in Verbindung steht. Die Messkammer 20 ist in einem Teilbereich durch eine quergerichtete Trennplatte 25, die vom unteren Ende der senkrechten Wand 18 im Mittelbereich der Messkammer 20 und der Sammelkammer 21 waagerecht vorspringt, von der Sammelkammer 21 getrennt.
Die Grösse der Trennplatte 25 is so gewählt, dass das Flüssigprodukt nicht aus der Messkammer 20 in die Sammelkammer 21 fliesst, wenn die Einrichtung beim normalen Ausgiessen eine Winkelsteilung "A" im Bereich zwischen 0º und 90º einnimmt. Anders ausgedrückt blockiert die Trennplatte das untere Ende der Messkammer 20 mit Ausnahme des am weitesten vom Abgabekanal 22 entfernten Bereichs. Dies hat den Zweck, beim Ausgiessen eines zuvor bestimmten Volumens aus den Behälter 12 einen Flüssigkeitsstrom in alle Richtungen zwischen der Messkammer 20 und der Sammelkammer 21 zu verhinder. Die Trennplatte 25 ist längs der senkrechten Wand 18 und dem Inneren der Seitenwand 14a des rohrförmigen Körpers abgeschlossen dergestalt, dass entlang diesem Bereich keine Verbindung zwischen der Messkammer 20 und der Sammelkammer 21 besteht und dass der geometrische Mittelpunkt des dazwischen verbleibenden Kanalquerschnittsbereichs mit der Trennplatte 25 näher an der Rückseite der Messeinrichtung 10 liegt als ohne diese. Die Trennplatte 25 der bevorzugten Ausführungsform ist doppelt planar, was bedeutet, dass sie eine flache Form aufweist und senkrecht zur senkrechten Wand 18 gerichet ist. In dieser Ausführungsform springt wie aus Figur 3 ersichtlich die Trennplatte 25 von der senkrechten Wand 18 vor und ist sie mit einer freien umfangsmässigen Kante 25' versehen, die gurtartig ausgebildet ist und senkrecht zu einer imaginären Linie verläuft, die in den Figuren 2 und 3 durch den Pfeil "T" bezeichnet ist, durch den Mittelbereich der Messeinrichtung 10 geht und in die Kipp- oder Neigungsrichtung zum Ausgiessen weist.
Weiter ist die Messeinrichtung mit einer Auslassöffnung 28 und einer separaten Einlassöffnung 27 versehen. Jede dieser Öffnungen 28 und 27 ist in dem rohrförmigen Körper ausgebildet und stellt vom Inneren des Behältes 12 aus den direkten Zugang zur Messkammer 20 dar. Vorzugsweise sind die Öffnungen 27 und 28 axial fluchtend und dem Mittelbereich der Abgabeöffnung 17 diametral gegenüberliegend angeordnet, so dass sie auf der Rückseite der Messeinrichtung 10 so weit wie möglich von der Abgabeöffnung 22 entfernt angeordnet sind. Anders ausgedrückt umfasst wie aus Figur 2 ersichtlich eine den Pfeil T einschliessende Senkrechtebene, die durch den Mittelbereich der Messeinrichtung 10 in Kipp- oder Neigungsrichtung verläuft, auch die Mittelachse einer jeden der Öffnungen 27 und 28. In einer wahlweisen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die Auslassöffnung die Funktion beider Öffnungen 27 und 28 übernehmen. Auslassöffnung 28, Einlassöffnung 27 und wahlweise Ausführungsform werden im Einzelnen noch an anderer Stelle zu erläutern sein.
Die Beschreibung der Funktionsweise der Einrichtung beginnt mit der Messeinrichtung 10 gemäss Figur 1. Der Behälter 12 steht in aufrechter Position und es befindet sich eine vorher abgemessene Flüssigproduktmenge in der Sammelkammer 21. Durch die V-Form der Trennwand 18 wird der Benutzer dazu veranlasst, den Behälter 12 in Richtung Abgabekanal 22 zu neigen. Diese Richtung ist in den Figuren 2 und 3 durch den Pfeil "T" bezeichnet. Figur 4 zeigt, dass beim Schrägstellen oder Neigen des Behälters 12 eine gleichförmige Produktmenge aus der Sammelkammer 21 durch den Abgabekanal 22 und aus der Abgabeöffnung 17 fliesst. Dieser Fluss wird dadurch intensiviert, dass über das Luftrohr 23 der Eintritt von Luft in die Messeinrichtung 10 möglich ist.
Gleichzeitig strömt Flüssigkeit aus dem Behälter 12 durch die Einlassöffnung 27 in die Messkammer 20 und über die Auslassöffnung 28 Luft in den Behälter 12, welche die Flüssigkeit ersetzt. Am zweckmässigsten wird der Behälter 12 solange gekippt, bis er wie in Figur 5 dargestellt völlig auf dem Kopf steht (bzw. jeweils die entsprechende Winkelstellung "A" zur Horizontalen einnimmt). Der Luft- und Flüssigkeitsfluss dauert an, bis der Flüssigkeitsstand in der Messkammer 20 über die Auslassöffnung 28 hinaus angestiegen ist. In dieser Phase ist der Behälter luftdicht abgeschlossen, was bedeutet, dass keine Luft mehr in den Behälter 12 eintreten kann. Die Auslassöffnung 28 ist so angeordnet, dass der Luftabschluss im Behälter 12 eintritt, sobald sich eine vorgegebene Dosiermenge in der Messkammer 20 befindet. Wie nachfolgend noch zu erläutern sein wird, ist der Luftabschluss durch die Trennplatte 25 sichergestellt.
Selbst bei luftdicht abgeschlossenen Behälter 12 jedoch fliesst eine Flüssigkeits-Überschussmenge in die Messkammer 20, die abhängig ist vom spezifischen Gewicht der Flüssigkeit, der Höhe der Flüssigkeitssäule im Behälter 12 und der dem Unterdruck ausgesetzten Luftmenge in diesem. Nimmt aber der Behälter wieder seine aufrechte Stellung ein, so wird diese die vorgegebene Dosiermenge übersteigende Flüssigkeits-Überschussmenge bei Rückkehr der im Behälter 12 befindlichen Luft in den atmosphärischen Druckzustand aus der Messkammer 20 in den Behälter 12 zurückgesaugt, während die abgemessene Dosiermenge zur Übergabe in die Samnelkamner 21 in der Messkammer 20 verbleibt.
Bei aufrecht stehenden Behälter 12 fliesst aber nicht die gesamte vorgegebene Dosiermenge aus der Messkammer 20 in die Sammelkammer 21. Wie aus Figur 7 ersichtlich, geht beim Rückfluss in den Behälter 12 über die Einlassöffnung 27, die Auslassöffnung 28 oder beide Öffnungen etwas Flüssigkeit verloren, wobei die in die Sanmelkammer 21 strömende Restflüssigkeit die eigentliche Dosiermenge ausmacht. Damit geht der Behälter 12 in seinen Ausgangszustand gemäss Figur 1 zurück.
Die Trennplatte 25 ermöglicht das Verhältnis gemäss der nachstehenden Gleichung:
UPV = UMV - ULV
in welcher UPV (gleichförmiges Produktvolumen) ist die abgegebene Flüssigkeitsmenge, UMV (gleichförmige Dosiermenge) die in der Messkammer abgemessene Flüssigkeitsmenge, und ULV (gleichförmige Verlustmenge) diejenige Flüssigkeitsmenge, die bei Überführung des Behälters 12 in seine Aufrechtsteilung über die Einlassöfnung 27, die Auslassöffnung 28 oder beide Öffnungen verloren geht (jedoch ausgenommen die die gleichförmige Dosiermenge übersteigenden Überschussmenge). Die Trennplatte 25 macht alle diese Grössen, d.h. UPV, UMV und ULV, bei normaler Handhabung der Einrichtung 10 zu virtuellen Konstanten mit nur minimalen Abweichungen. Dies wird von der Trennplatte 25 dadurch bewerkstelligt, dass die verschiedenen Verluste und Probleme, wie sie in der praktischen Anwendung auftreten können, ausgeschaltet oder normalisiert werden, was die Gleichung praktikabel macht. Die Trennplatte 25 schaltet das vorbeschriebene Problem des kontinuierlichen Fliessens und im grossen und ganzen auch das Problem des Flüssigkeitsrückflusses aus der Sammelkammer 21 in die Messkammer 20 aus. Weiterhin normalisiert sie die Dosier- und die Verlustmenge. Jedes dieser Probleme und die Art und Weise der Ausschaltung derselben durch die Trennplatte 25 seien nachfolgend beschrieben.
Die Trennplatte 25 schaltet das Problem des kontinuierlichen Produktflusses aus. Aus diesem Grunde strömt Flüssigkeit nicht ständig durch die Messeinrichtung 10, wenn ihre Achse unter relativ kleinen Winkeln zur Horizontalen gehalten wird. Der betreffende Winkel ist in den Zeichnungen mit "A" bezeichnet, wobei es sich um den Winkel zwischen der Horizontalebene und der Mittelachse der Messeinrichtung 10 handelt. Ohne die Trennplatte 25 besteht die Möglichkeit, dass Flüssigkeit aus der Messkammer 20, um das Ende der senkrechten Wand 18 und aus der Messeinrichtung 10 fliesst, wenn der Winkel "A" relativ klein ist. Figur 6 zeigt, dass beim Fehlen der Trennplatte 25 ein ständiger Flüssigkeitsstrom um das Ende der senkrechten Wand 18 herum ohne Luftabschluss des Behälters 12 stattfinden würde, wenn die Einrichtung sich in der angegebenen Winkelstellung "A" befände. Mit der Trennplatte 25 jedoch muss der Flüssigkeitsspiegel wie dargestellt erst über die Trennplatte hinaus ansteigen, bevor Flüssigprodukt aus der Messkammer 20 ausfliessen kann. Logischerweise sollte man annehmen, dass es irgendeinen Winkel "A" gibt, bei den ein kontinuierlicher Produktfluss über die Trennplatte 25 erfolgt, doch ist dies bei keiner Winkelstellung zwischen 0º und 90º der Fall. Es geht also innerhalb dieses Winkelstellungsbereichs 0º bis 90º der Messeinrichtung keine Flüssigkeit aus der Messkammer 20 in die Sammelkammer 21 Die Gründe für dieses Phänomen sind zwar nicht ganz verständlich, doch wird angenommen, dass durch Einwirkung von Oberflächenspannungen kein Flüssigkeitsstrom stattfindet, wenn die Messeinrichtung 10 zum Ausgiessen geneigt wird. Es konnte festgestellt werden, dass für eine normale Mundspülung in einer Messeinrichtung 10 von 21.6 mm Durchmesser der maximale Abstand zwischen der freien Kante 25' der Trennplatte 25 und dem rohrförmigen Aussenkörper kleiner als etwa 5 mm sein sollte.
Auch wird durch die Trennplatte 25 das Problem des Produktflusses aus der Sammelkammer 21 zurück in die Messkammer 20 statt aus den Abgabekanal 22 weitgehendst ausgeschaltet. Ohne die Trennplatte 25 könnte beim Schrägstellen des Behälters 12 ein Teil der Flüssigkeit aus der Sammelkammer 21 ohne weiteres in die Messkammer 20 statt ausschliesslich aus den Abgabekanal 22 fliessen. Damit würde nicht die volle vorgegebene Dosiermenge abgegeben. Die so verloren gehende Flüssigkeitsmenge würde weitgehenden Schwankungen unterworfen sein je nachdem, wie schnell der Behälter 12 gekippt wird und ob die Schrägstellung desselben in eine andere Richtung als in den Figuren 2 und 3 durch den Buchstaben "T" bezeichnet erfolgt. Die Trennplate 25 dient als Sperre gegen diese Art von Verlust. Unter normalen Einsatzbedingungen ist also durch die Trennplatte 25 weitgehendst jede Abweichung infolge Flüssigkeitsrückflusses aus der Sammelkammer 21 in die Messkammer 20 ausgeschlossen.
Weiterhin normalisiert die Trennplatte 25 die effektiv abgemessene Flüssigkeitsmenge, d.h. die Dosiermenge. Es gibt gewisse Unterschiede hinsichtlich des Winkels "A", bei dem die einzelnen Benutzer während des Ausgiessens von Flüssigprodukt aus dem Behälter 12 die Schrägstellung desselben beenden. Da eine Abweichung des Winkels "A" eine Abweichung beim Winkel des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der Messkammer 20 beim Auffüllen derselben mit sich bringt, ergeben sich von Fall zu Fall geringfügige Unterschiede in der abgegebenen Flüssigkeitsmenge je nach Winkel. Dies wird deutlich beim Vergleich der Flüssigkeitsmenge in der Messkammer 20 gemäss Figur 5 mit der in Figur 6.
Aus Figur 6 ist ersichtlich, dass ohne Trennplatte 25 die senkrechte Wand 18 verlängert werden müsste, um in der dargestellten Winkelstellung "A" einen kontinuierlichen Fluss zu verhindern. Damit weist ohne die Trennplatte 25 dieser variable Raum einen ziemlich grossen dreieckigen senkrechten Querschnittsbereich auf, der definiert ist durch die Ecken der Auslassöffnung 28, der Spitze der verlängerten Senkrechtwand und einen der Auslassöffnung 28 diametral gegenüberliegenden Punkt auf der senkrechten Wand 18. Bei Anordnung der Trennplatte 25 ist dieser Querschnittsbereich kleiner, weil die Spitze des Dreiecks entlang der verlängerten Senkrechtwand abgeschnitten ist, was ein kleineres Volumen mit trapezförmigem Querschnitt ergibt. Damit wird eine etwaige Abweichung reduziert.
Diese Abweichung lässt sich weiter verringern, nachdem festgestellt wurde, dass der Winkel "A", bei dem die Benutzer aufhören den Behälter 12 zu neigen, weitgehend abhängig ist von der Grösse des Gefässes, in das die Flüssigkeit abgegeben wird. Bei einem kleinen Gefäss ist der Neigungswinkel relativ klein, bei einen grösseren Gefäss entsprechend grösser. Die lagemässige Anordnung der Auslassöffnung 28 kann auf der Grundlage des von den Benutzern praktizierten durchschnittlichen Winkels bestimmt und ausgeführt werden, was eine weitere Verbesserung der Dosiermengengenauigkeit mit sich bringt.
Durch Lösung dieser Probleme wie vorgeschrieben ergibt sich durch die Trennplatte 25 die Situation, dass als Verlustmenge nur diejenige Menge ansteht, die aus der Messkammer 20 durch die Einlassöffnung 27 bzw. die Auslassöffnung 28 oder beide Öffnungen fliesst, wenn der Behälter 12 wieder in seine aufrechte Stellung überführt wird. Darüberhinaus normalisiert die Trennplatte 25 die Grösse der gleichbleibenden Verlustmenge dergestallt, dass diese als virtuelle Konstante mit nur geringfügiger Abweichung gelten kann. Die gleichförmige Verlustmenge ist gleich der Strömungsmenge über die Auslassöffnung 28 hinweg multipliziert mit der Dauer des Flüssigkeitsdurchtritts durch die Auslassöffnung 28 plus die Strömungsmenge über die Einlassöffnung 27 hinweg multipliziert mit der Dauer des Flüssigkeitsdurchtritts über die Einlassöffnung 27 hinweg. Wenngleich die gleichförmige Verlustmenge über die Einlassöffnung 27, die Auslassöffnung 28 oder beide Öffnungen hinweg eintreten kann, geht der grösste Teil dieses Volumens über die Auslassöffnung 28 verloren. Damit ist in allgemeinen die gleichförmige Verlustmenge gleich der Durchflussmenge durch die Auslassöffnung 28 multipliziert mit der Dauer des Flüssigkeitsdurchtritts durch diese Auslassöffnung 28, wobei die Durchsatzmenge von der Grösse dieser Öffnung abhängig und damit konstant ist, da der Druck in dieser Einrichtung 10 einen nur minimalen Faktor darstellt.
Ohne die Trennplatte 25 sind Schwankungen unvermeidlich, da die Dauer des Flüssigkeitsdurchtritts durch die Auslassöffnung 28 abhängig ist von der Geschwindigkeit, mit welcher der Behälter 12 in seine aufrechte Stellung überführt wird. Geschieht dies schnell, wird die Zeitdauer, während der die Flüssigkeit die rohrförmige Wand 14a nahe der Auslassöffnung 28 kontaktiert, und damit auch die Verlustmenge grösser. Ein langsameres Hochstellen des Behälters 12 resultiert in einer entsprechenden Reduzierung von Zeit und Verlustmenge.
Mit der Trennplatte 25 wird die Dauer des Kontakts zwischen Flüssigkeit und Auslassöffnung 28 normalisiert. Die Trennplatte 25 drosselt beim Aufrechtstellen des Behälters 12 den Flüssigkeitsstrom aus der Messkammer 20 in die Sammelkammer 21. Dadurch ergibt sich wie aus Figur 7 ersichtlich ein Flüssigkeitsstau, da durch die Trennplatte 25 der Übertritt von Flüssigkeit aus der Messkammer 20 in die Sammelkammer 21 verzögert wird. Diesen Flüssigkeitsstau kann man sich als Flüssigkeitssäule in der Messkammer 20 vorstellen, die mit fortschreitenden Flüssigkeitsübertritt aus der Messkammer 20 in die Sanmelkammer 21 kontinuierlich kürzer wird. Die lagemässige Anordnung der Auslassöffnung 28 relativ zur Trennplatte 25 und die Geschwindigkeit, mit welcher die Flüssigkeit um die Trennplatte herumfliesst, bestimmen die Zeitdauer, während der die Säule die Auslassöffnung 28 übersteigt und Flüssigkeit über die Auslassöffnung hinweg verloren geht. Diese Zeitdauer ist im grossen und ganzen konstant, und zwar unabhängig davon, ob bei normaler Handhabung der Behälter relativ schnell oder relativ langsam aufrechtgestellt wird.
Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass die Trennplatte 25 viele Probleme im Zusammenhang mit dem Einsatz der Messeinrichtung 10 aus der Welt schafft und bei jeder Benutzung ein genaues Abmessen und Dosieren gewährleistet. Auch ist es in vielen Fällen wichtig, die Baugrösse der Messeinrichtung 10 möglichst klein zu halten. Je geringer die Verlustmenge, umso kleiner das Gesamtvolumen der Messeinrichtung 10, da die Länge der Messkammer 20 reduziert werden kann. Die Verlustmenge wird bestimmt über die Grösse der Auslassöffnung 28 und deren lagemässige Anordnung relativ zur Trennplatte 25, die Grösse der Einlassöffnung 27 und ihre lagemässige Anordnung relativ zur Trennplatte 25, sowie die Durchsatzmenge bzw. Durchsatzgeschwindigkeit von der Messkammer 20 zur Sammelkammer 21. Je grösser die Verlustmenge, umso grösser das abzumessende Flüssigkeitsvolumen und die Grösse der Messeinrichtung 10. Die Einlassöffnung 27 wird vorzugsweise an der Rückseite der Messeinrichtung 10 angeordnet, was die Verlustmenge reduziert, weil beim Aufrechtstellen des Behälters 12 die abgemessene Flüssigkeitsmenge durch Schwerkraft von der Rückseite und somit von der Einlassöffnung 27 ferngehalten wird.
Durch Anordnung der Einlassöffnung 27 auf der von der Kipprichtung abgewandten Seite des rohrförmigen Körpers, d.h. der Rückseite, wird ein Verlust über diese Öffnung 27 hinweg zum grössten Teil vermieden. Weiter sollte die Einlassöffnung 27 möglichst so gross ausgebildet sein, dass der Messablauf beendet und der Luftabschluss hergestellt ist, bevor die gesamte Flüssigkeit aus der Sammelkammer 21 abfliessen konnte. Im anderen Falle bliebe für die gleichförmige Dosiermenge nicht genügend Zeit, vor dem Aufrechtstellen des Behälters 12 in die Messkammer 20 zu gelangen. Damit besteht also eine Hauptfunktion der Einlassöffnung 27 darin, den Flüssigkeitsstrom in die Messkammer 20 zu beschleunigen. Die Einlassöffnung 27 sollte jedoch nur so gross sein als dies erforderlich ist, den Luftabschluss herzustellen, bevor die gesamte Flüssigkeit aus der Sammelkammer 21 über den Abgabekanal 22 ausgegeben werden kann. Dies ist notwendig, weil die über die Einlassöffnung 27 verloren gehende Flüssigkeitsmenge umso höher ist, je grösser die Einlassöffnung 27, und umso geringer, je kleiner die Einlassöfnung gewählt wird.
Weiter sollte zur Verringerung der über die Einlassöffnung 27 verloren gehenden Flüssigkeitsmenge die Einlassöffnung möglichst nahe an der oberen Endwand 13 angeordnet sein. Durch diese Anordnung wird diejenige Flüssigkeitsmenge reduziert, die auf ihrem Weg zur Sammelkammer 21 die Einlassöffnung 21 passieren muss, und damit die Verlustmenge über diese Öffnung hinweg. In vielen Fällen jedoch wird wie bei der bevorzugten Ausführungsform die Einlassöffnung 27 etwas von der oberen Endwand 13 abgesetzt ausgebildet, damit die Messeinrichtung 10 den gesamten Querschnittsbereich des Behälterhalses 12' ausfüllt. Durch Anordnung der Einlassöffnung 27 unterhalb des Behälterhalses 12' kann der Aussendurchmesser des rohrförmigen Körpers in wesentlichen gleich sein dem Innendurchmesser des Behälterhalses 12' über dessen gesamte Länge hinweg. Damit wird der gesamte Querschnittsbereich des Behälterhalses 12' von der Messeinrichtung 10 eingenommen und die Gesamtlänge der Messeinrichtung 10 minimiert. Jedenfalls sollte die Einlassöffnung 27 am obersten Punkt innerhalb des Behälters 27 angeordnet sein, der von der Flüssigkeit erreicht werden kann, was ein völliges Entleeren des Behälters 12 ermöglicht. Auch sollte der Abstand der Einlassöffnung 27 von der oberen Endwand 13 kleiner oder gleich dem Abstand zwischen Einlassöffnung 28 und Trennplatte 25 sein. Hierdurch vermindert sich die Verlustmenge über die Einlassöffnung 27 hinweg durch eine drastische Verkürzung der Zeitdauer, während der sich beim Hochstellen des Behälters 12 Flüssigkeit über der Einlassöffnung 27 befindet.
Die Auslassöffnung 28 ist genau wie die Einlassöffnung 27 auf der Rückseite der Messeinrichtung 10 auszubilden. Weiter sollte wie die Einlassöffnung 27 auch die Auslassöffnung 28 möglichst klein gehalten sein, um die Verlustmenge über diese Öffnung hinweg zu verringern, aber andererseits so gross, dass der Füllvorgang beendet ist, bevor die gesamte Flüssigkeit aus der Sammelkammer 21 über den Abgabekanal 22 abgegeben werden konnte. Je grösser der Abstand der Auslassöffnung 28 von der Trennplatte 25, je kleiner die Verlustmenge, und zwar deswegen, weil die Zeitdauer, während der die Flüssigkeitssäule über der Auslassöffnung 28 steht, verkürzt ist. Andererseits gilt jedoch, dass die Baugrösse der Messeinrichtung 10 umso kleiner ist, je näher sich die Auslassöffnung 28 bei der Trennplatte 25 befindet.
Die Einlass- und Auslassöffnungen 27, 28 werden auch durch ihr relatives Lageverhältnis beeinflusst. Einerseits ist es wünschenswert, den Abstand zwischen den Öffnungen 27 und 28 zu verkleinern, weil bei zur Neige gehendem Inhalt des Behälters 12 die letzten abgebenen Dosen nicht der geforderten vollen Dosiermenge entsprechen. Bis zu einem gewissen Grade ist hier eine Minimierung möglich, indem die Form des Behälters 12 so gewählt wird, dass zwischen den beiden Öffnungen 27 und 28 nur wenig kaum vorhanden ist. Anders gesagt sollte nach Möglichkeit das Volumen des Behälters 12 zwischen den beiden imaginären Horizontalebenen, nämlich der einen durch die Einlassöffnung 27 und der anderen durch die Auslassöffnung 28 verlaufenden Ebene, verkleinert werden, und zwar aus dem Grunde, weil bei grossen Volumen eine allmähliche Verringerung der abgegebenen Flüssigkeitsmengen erfolgt, die Messkammer 20 nicht vollständig auffüllen kann, wenn die im Behälter 12 enthaltene Flüssigkeitsmenge kleiner ist als das Volumen zwischen den imaginären Horizontalebenen. Je grösser das Volumen, umso häufiger die Fehlabmessung bzw. Fehldosierung. Da die Anordnung der Auslassöffnung 28 durch die Dosiermenge bestimmt ist, ist jedoch zur Reduzierung des Abstands zwischen den Öffnungen 27 und 28 der Abstand von der oberen Wand 13 bis zur Einlassöffnung 27 zu vergrössern, wozu wie bereits ausgeführt ein Kompromiss zwischen der Baugrösse der Messeinrichtung 10 und der über die Einlassöffnung 27 hinweg resultierenden Verlustmenge eingegangen werden muss.
Die Trennplatte 25 sollte gross genug sein, ein kontinuierliches Fliessen zu verhindern und die Menge der aus der Sammelkammer 21 in die Messkammer 20 zurückströmenden Flüssigkeit zu reduzieren. Gleichzeitig sollte die Trennplatte 25 so klein sein, dass ein ausreichender Strömungsraum für ziemlich schnellen Flüssigkeitsdurchsatz von der Messkammer 20 in die Sammelkammer 21 ermöglicht und so die Zeitdauer, während der das Flüssigkeitsniveau über den Einlass- und Auslassöffnungen 27 und 28 steht, verkürzt und damit die Verlustmenge zu verringert wird.
Unter Berücksichtigung der vorbeschriebenen Gesichtspunkte werden für die bevorzugte Ausführungsform folgende Zirkaabmessungen vorgeschlagen: Gemäss Figur 1 und 3 beträgt der Gesamtdurchmesser des oberen Segments 14a der Messeinrichtung 10 2.0 cm und die Gesamtlänge der Messeinrichtung 10.3 cm. Die Einlassöffnung 27 hat einen Durchmesser von 0.47 cm und ist 4.0 cm von der oberen Wand 13 abgesetzt, während die Auslassöffnung 28 einen Durchmesser von 0.25 cm aufweist und 6.0 cm von der oberen Wand 13 entfernt angeordnet ist. Die Messkamner 20 hat eine Querschnittsfläche von 2.47 cm² und der Abgabekanal 22 eine solche von 0.60 cm². Das Luftrohr 23 weist einen Innendurchmesser von 0.3 cm und eine Länge von 7.6 cm auf. Die Länge der senkrechten Wand 18 beträgt 6.35 cm. Die Trennplatte 25 bildet eine Einschnürung der Messkammer 20 zwischen der senkrechten Wand 18 und der freien Trennplattenkante 25', so dass die Flüssigkeit eine Querschnittsfläche von 0.75 cm² durchströmen muss. Diese Messeinrichtung 10 wird benutzt zur Dosierung von 7.0 ml Flüssigkeit mit einer Viskosität von 1 cps.
In einer wahlweisen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die Einlassöffnung 27 entfallen, indem ganz einfach die Auslassöffnung 28 vergrössert wird. Vorzugsweise befindet sich die Auslassöffnung 28 am obersten Punkt innerhalb des Behälters 12. Bei dieser alternativen Ausführungsforn muss die Auslassöffnung 28 gross genug sein, um die Funktionen sowohl der Einlassöffnung 27 als auch der Auslassöffnung 28 übernehmen zu können. Dementsprechend muss die Auslassöffnung 28 für Zweiphasenströmung konzipiert, d.h. gross genug ausgelegt sein, dass ein relativ schneller Eintritt von Luft in den Behälter 12 sowie von Flüssigkeit in die Messkammer 20 ermöglicht wird. Diese alternative Ausführungsform ist jedoch nicht als besonders zweckmässig anzusehen, weil eine Vergrösserung der Auslassöffnung 28, welche die dosierte Flüssigkeitsmenge beim Hochstellen des Behälters passieren muss, zu einer von der Norm abweichenden Verlustmenge führen kann. Ist aber die Grösse der Auslassöffnung 28 so gewählt, dass ein wechselweiser Fluss, d.h. Flüssigkeitseintritt mit nachfolgenden Luftaustritt, entsteht, ist in gewissen Situationen effektiv eine Reduzierung der Verlustmenge zu verzeichnen, und zwar aus dem Grunde, weil trotz der grösseren Auslassöffnung 28 die Zeitdauer, während der Flüssigkeit durch diese Öffnung strömt, wegen des wechselweisen Strömungszustands verkürzt wird. Dies ist von Vorteil, was die Verlustmengen anbetrifft, jedoch nachteilig im Hinblick auf das Auffüllen der Messkammer 20 mit einer vollen gleichförmigen Flüssigproduktdosis vor Ausgabe über den Abgabekanal 22.
Damit stellt sich die Funktionsweise der erfindungsgemässen Messeinrichtung 10 bei normaler Handhabung wie folgt dar:
Zunächst befindet sich wie aus Figur 1 ersichtlich der Behälter 12 in aufrechter Stellung und eine vordosierte gleichförmige Produktmenge in der Sammelkammer 21. Der Benutzer neigt den Behälter 12 wie in Figur 4 drgestellt in Richtung des Abgabekanals 22, so dass die Flüssigkeit aus der Sammelkammer 21 durch den Abgabekanal 22 fliesst und über die Abgabeöffnung 17 austritt. Die Trennplatte 25 verhindert, dass nichts von dieser Flüssigkeit aus der Sanmelkammer 21 zurück in die Messkammer 20 fliessen kann.
Gleichzeitig strömt Flüssigkeit aus dem Behälter 12 durch die Einlassöffnung 27 in die Messkammer 20 und gelangt Luft über die Auslassöffnung 28 in den Behälter 12. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis der Flüssigkeitspegel in der Messkammer 20 über die Auslassöffnung 28 hinaus ansteigt und die Öffnung 28 überdeckt. In dieser Phase steht der Behälter 12 unter Luftabschluss, weil keine weitere Luft mehr in diesen eintreten kann. Die Auslassöffnung 28 ist so angeordnet, dass der Behälter 12 jeweils dann luftdicht abgeschlossen ist, wenn sich die vorgegebene Dosiermenge in der Messkammer befindet. Dieser Luftabschluss ist bei der Einrichtung 10 dadurch gewährleistet, dass die Trennplatte 25 einen kontinuierlichen bzw. ständigen Produktfluss unmöglich macht.
Selbst nach erfolgten Luftabschluss des Behälters 12 jedoch fliesst eine Flüssigkeits-Überschussmenge in die Messkammer 20. Beim Zurückstellen des Behälters 12 in seine aufrechte Position wird diese die normale Dosiermenge übersteigende Überschussmenge aus der Messkammer 20 in den Behälter 12 zurückgesaugt, wenn die Luft im Behälter 12 wieder unter atmosphärischen Druck gelangt. Weiterhin verlangsamt wie aus Figur 7 ersichtlich die Trennplatte 25 den Flüssigkeitsstrom aus der Messkammer 20 in die Sammelkammer 21, wodurch die Flüssigkeitssäule über die Trennplatte 25 hinaus ansteigt und Flüssigkeit über die Auslassöffnung 28 in den Behälter 12 fliessen kann. Diese Flüssigkeitsmenge ist die Verlustmenge, die aufgrund der Trennplatte 25 bei jedem Abgabevorgang gleich ist. Die Restflüssigkeit in der Messkamner 20 strömt in die Sammelkammer 21, womit der Behälter 12 wieder in seinem Ausgangszustand gemäss Figur 1 angelangt ist.

Claims

1. Rohrförmige Flüssigkeitsrmeßeinrichtung (10) zum Eintauchen in einen Behälter (12) für ein flüssiges Produkt zur allmählichen Abgabe im wesentlichen gleichförmiger Volumina der Flüssigkeit aus der Einrichtung, mit (a) einem rohrförmigen Körper, der die äußeren Grenzen der Meßeinrichtung definiert, welcher rohrförmige Körper obere (13) und untere (15) Endwände aufweist, welche obere Endwand eine Abgabeöffnung (17) aufweist, welcher rohrförmige Körper weiterhin eine Entlüftungsöffnung (28) aufweist, die in der rohrförmigen Seitenwand (14a) angeordnet ist und eine Verbindung herstellt zwischen dem Inneren der Meßeinrichtung (10) und dem Inneren des Behälters (12);

(b) einer axlal verlaufenden, senkrechten Wand (18), die den oberen Bereich des Inneren der Meßeinrichtung in eine Meßkammer (20), die oben durch die obere Endwand (13) abgeschlossen ist, und einen Abgabekanal (22) unterteilt, der mit der Außenseite der Einrichtung über die Abgabeöffnung (17) verbunden ist, welche senkrechte Wand (18) oberhalb der Endwand (15) der Meßeinnchtung endet und eine nicht gezeigte Sammelkammer (21) im Bodenbereich des Inneren der Meßeinrichtung beläßt, welche Sammelkammer (21) an ihrem oberen Ende mit der Meßkammer (20) und dem Abgabekanal (22) in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, das

(c) eine quergerichtete Trennplatte (25) vorgesehen ist, die von der senkrechten Wand (18) im Mittelberelch der Meßkammer (20) und der Sammelkammer (21) vorspringt, welche Trennplatte (25) das untere Ende der Meßkammer (20) blockiert, ausgenommen den am weitesten von dem Abgabekanal (22) entfernten Bereich, und dazu dient, einen Flüssigkeitsstrom in alle Richtungen zwischen der Meßkammer (20) und der Sammelkammer (21) während des normalen Ausgießens eines zuvor bestimmten Volumens aus dem Behälter (12) zu verhindern.

2. Rohrförmige Meßeinrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der rohrförmige Körper ein oberes Segment umfaßt, das die obere Endwand (13) einschließt und ein unteres Segment, das die untere Endwand (15) einschließt, welches untere Segment teleskopisch in das obere Segment elnschiebbar ist.

3. Rohrförmige Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auslaßöffnung (28) diametral gegenüber dem Mittelbereich der Abgabeöffnung (17) und so weit wie möglich entfernt von der Abgabeöffnung (17) angeordnet ist.

4. Rohrförmige Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche Einrichtung weiterhin eine Einlaßöffnung (27) umfaßt, die oberhalb der Auslaßöffnung (28) in der rohrförmigen Seitenwand (14a) angeordnet ist und eine Verbindung herstellt zwischen der Meßkammer (20) im Inneren der Meßeinrichtung (10) und dem Inneren des Behälters (12).

5. Rohrförmige Meßeinrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die Auslaßöffnung und die Einlaßöffnung in senkrechter Beziehung ausgerichtet und diametral gegenüber der Mitte der Abgabeöffnung (17) angeordnet sind.

6. Rohrförmige Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche Einrichtung weiterhin ein Luftrohr (23) umfaßt, das an der senkrechten Wand (18) angebracht ist, wobei ein Ende des Luftrohres in der Sammelkammer (21) endet und das andere Ende im wesentlichen in einer Ebene mit der oberen Endwand (13) liegt.

7. Rohrförmige Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die senkrechte Trennwand (18) einen V-förmigen Querschnittsbereich aufweist.

8. Rohrförmlge Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Trennplatte (15) eine flache Form aufweist und senkrecht zur senkrechten Wand (18) gerichtet ist.