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CN112154104B - 液体填充系统及其使用方法 - Google Patents

液体填充系统及其使用方法 Download PDF

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CN112154104B
CN112154104B CN201880093496.8A CN201880093496A CN112154104B CN 112154104 B CN112154104 B CN 112154104B CN 201880093496 A CN201880093496 A CN 201880093496A CN 112154104 B CN112154104 B CN 112154104B
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E·S·古迪
胡华
B·H·安吉
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Abstract

本发明公开了一种液体填充系统，该液体填充系统包括容器(20)和喷嘴(30)。同时此类喷嘴(30)包括液体流动通道(32,34)，这些液体流动通道被配置用于产生被不同地引导至此类容器(20)的底部(22)和侧壁(26A‑26D)的不同液体流入物。

Description

液体填充系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于尤其是以相对较高的填充速度以液体组合物填充容器的液体填充系统，以及使用此类液体填充系统原位混合容器内的两种或更多种液体组合物的方法。
背景技术
用于形成液体消费产品(例如液体衣物洗涤剂、液体织物护理增强剂、液体盘碟洗涤剂、液体硬质表面清洁剂、液体空气清新剂、洗发剂、调理剂、沐浴液、洗手液、液体洁面乳、液体面部爽肤水、保湿剂等)的传统工业规模方法涉及混合(例如，通过分批混合或连续在线混合)大量的不同颜色、密度、粘度和溶解度的多种原料以首先形成均匀且稳定的液体组合物，该均匀且稳定的液体组合物然后被填充到单独的容器中，随后接着包装并装运此类容器。尽管此类传统方法的特征在于高生产量和令人满意的混合，但是它们仍然缺乏灵活性。如果需要使用相同的生产线制备两种或更多种不同的液体消费产品，则在其用于制备不同的液体消费产品之前，首先需要清洁或吹扫生产线。此类清洁或吹扫步骤还会产生不能用于任一产品中的显著量的“废料”液体。
为了提供用于形成液体消费品的更灵活的工业规模的方法，可能期望在容器内进行两种或更多种不同的液体组合物的原位混合。然而，当此类两种或更多种液体组合物的粘度、溶解度和/或混溶性显著不同时，可能难以形成符合消费品标准的稳定且均质的混合物。此外，如果这些液体组合物中的一种液体组合物趋于在容器的内表面上形成难以去除的残余物，则混合结果可进一步受到损害。
因此，持续需要可用于在容器内高速、工业规模地原位混合两种或更多种不同液体组合物以形成以令人满意的均质性和稳定性充分混合的液体消费品的液体填充系统和方法。
发明内容
本发明通过提供一种液体填充系统来满足上述需求，该液体填充系统包括：
a)容器，该容器包括底部、顶部、在该底部与该顶部之间的一个或多个侧壁以及在该容器的该顶部处的开口；
b)喷嘴，该喷嘴用于通过在该容器的该顶部处的该开口用液体填充容器，同时该喷嘴包括一个或多个第一液体流动通道和一个或多个第二液体流动通道，同时此类一个或多个第一液体流动通道被配置用于产生被朝向该容器的底部引导的一个或多个第一液体流入物，同时此类一个或多个第二液体流动通道被配置用于产生被朝向该容器的该一个或多个侧壁引导的一个或多个第二液体流入物。
在另一个方面中，本发明提供了一种用液体组合物填充容器的方法，该方法包括以下步骤：
(A)提供容器，该容器包括底部、顶部、在该底部和该顶部之间的一个或多个侧壁以及在该容器的该顶部处的开口；
(B)提供第一液体进料组合物和在粘度、溶解度和/或混溶性方面与该第一液体进料组合物不同的第二液体进料组合物；
(C)用该第一液体进料组合物将该容器部分地填充至该容器的总体积的0.01％至50％；并且
(D)随后，用该第二液体进料组合物填充该容器的剩余体积或其一部分，其中在步骤(D)期间，通过喷嘴将该第二液体进料组合物填充到该容器中，同时该喷嘴包括一个或多个第一液体流动通道和一个或多个第二液体流动通道，同时该一个或多个第一液体流动通道被配置用于产生被朝向该容器的该底部引导的一个或多个第一液体流入物，其中所述一个或多个第二液体流动通道被配置用于产生被朝向该容器的该一个或多个侧壁引导的一个或多个第二液体流入物。
优选地，该喷嘴包括多个第一液体流动通道，该多个第一液体流动通道被配置用于产生被引导至该容器底部的不同区域处的多个第一液体流入物。
此外，该喷嘴可包括多个第二液体流动通道，该多个第二液体流动通道被配置用于产生被引导至该容器的该一个或多个侧壁的不同区域处的多个所述第二液体流入物。更优选地，该一个或多个侧壁的该不同区域包括至少第一区域和第二区域，同时该第一区域比该第二区域更靠近该容器底部。此外，该容器还包括贯通手柄，该贯通手柄连接该容器的一个侧壁(例如，前侧壁)与其另一个侧壁(例如，后侧壁)，并且同时该一个或多个侧壁的该不同区域包括位于该容器的该贯通手柄上或附近的区域。
在本发明的一个特别优选但不是必需的实施方案中，该一个或多个第一液体流动通道中的每一个第一液体流动通道与该一个或多个第二液体流动通道中的每一个第二液体流动通道之间的横截面积比为1至10，优选地2至8，更优选地3至7，最优选地4至6。
在阅读本发明的以下具体实施方式时，本发明的这些和其它方面将变得更明显。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的包括容器和喷嘴的液体填充系统的例示性视图。
图2A是来自图1的容器的前视图。
图2B是来自图2A的容器的右侧视图。
图2C是来自图2A的容器的左侧视图。
图3A是来自图1的喷嘴的透视图。
图3B是来自图3A的喷嘴的顶视图。
图3C是来自图3A的喷嘴的底视图。
图3D是来自图3B和图3C的喷嘴的沿着线X-X的剖视图。
具体实施方式
本发明的各种实施方案的特征和有益效果将由以下说明变得显而易见，该说明包括旨在给出本发明的广泛代表的具体实施方案的示例。从该描述和从本发明的实践，各种修改形式对于本领域的技术人员将显而易见。本发明的范围不旨在限于所公开的具体形式，并且本发明涵盖了所有落入如权利要求所限定的本发明的实质和范围内的修改、等同物和另选的替代方案。
如本文所用，当用于权利要求中时，冠词诸如“一种”和“一个”被理解为是指一个或多个受权利要求保护或描述的物质。术语“包含(comprise/comprises/comprising)”、“含有(contain/contains/containing)”、“包括(include/includes/including)”都意味着非限制性的。
如本文所用，术语“原位”是指发生在容器(例如瓶或小袋)内的实时混合，该容器被指定用于在此类产品的装运和商业化期间或者甚至在此类产品已被销售之后的使用期间容纳成品液体消费产品(例如液体衣物洗涤剂、液体织物护理增强剂、液体盘碟洗涤剂、液体硬质表面清洁剂、液体空气清新剂、洗发剂、调理剂、沐浴液、洗手液、液体洁面乳、液体面部爽肤水、保湿剂等)。本发明的原位混合特别区别于在一个或多个液体管线内发生的在线混合，该液体管线定位在容器的上游，并且优选地定位在一个或多个填充喷嘴的上游。原位混合也区别于发生在一个或多个混合罐/储罐内的分批混合，该混合罐/储罐定位在通向容器的液体管线的上游。
本发明的液体填充系统特别适用于在次要进料组合物(例如，包含包括香料微胶囊在内的一种或多种香料、着色剂、遮光剂、珠光助剂如云母、二氧化钛涂覆的云母、氯氧化铋等、酶、增亮剂、漂白剂、漂白活化剂、催化剂、螯合剂、聚合物等)已被填充到容器中之后，随后用主要进料组合物(例如，包含一种或多种表面活性剂、溶剂、助洗剂、结构剂(structurant)、聚合物、香料微胶囊、pH调节剂、粘度调节剂等)填充此类容器。优选地，该主要进料组合物和该次要进料组合物在粘度、溶解度和/或混溶性方面彼此显著不同，并且难以通过原位混合来形成这两种组合物的均质混合物。更优选地，由于该次要进料组合物的物理/化学特征和/或由于容器的形状/表面特性，该次要进料组合物易于在容器的内表面上的某些区域上形成难以去除的残余物。本发明的液体填充系统的关键特征是使得能够以使得次要进料残余物的形成最小化并且优化原位混合结果的方式填充该主要进料组合物。
图1示出了根据本发明的一个实施方案的示例性液体填充系统10，该液体填充系统包括容器20和喷嘴30。
根据本发明的容器为被明确指定用于在此类产品的装运和商业化期间或者甚至在此类产品已被销售之后的使用期间容纳成品液体消费产品的容器。合适的容器可包括小袋(尤其是直立小袋)、瓶、广口瓶、罐、防水或抗水的纸盒等。
具体地，该容器20是瓶子，该瓶子具有底部22、顶部24以及位于底部22与顶部24之间的一个或多个侧壁，该侧壁优选地包括左侧壁26A、右侧壁26B、前侧壁26C和后侧壁26D，如图2A至图2C所示。另外，该容器20可包括贯通手柄28，该贯通手柄将该前侧壁26C与该后侧壁26D连接，如图2A和图2C所示。
为了改善原位混合结果并确保该主要进料组合物和该次要进料组合物形成适于用作消费产品的均质且稳定的混合物，本发明的液体填充系统优选地在填充该主要进料组合物期间(在填充该次要进料组合物之后)包括/实现以下特征：
·在容器中产生高顶部至底部湍流作为混合能量的主要来源，以使已经存在于该容器中的该次要进料组合物与被填充到该容器中的该主要进料组合物之间的混合最大化；
·将通过使该主要进料组合物穿过该喷嘴形成的液体流入物朝向该容器侧壁上的某些“难以到达”区域(诸如该容器侧壁上的裂纹和裂缝)或在填充过程期间以相对较低的剪切速率或零剪切速率为特征的那些区，以及该容器中的某些“盲”区域(诸如在贯通手柄处或附近的区域)靶向。这是特别关键的，因为这些区域如果不是被特别靶向的，则可容易地使该次要进料残余物积聚并保持浓缩/不共混。
·以安全、可重复的方式将该容器和该喷嘴配对，使得由该喷嘴形成的液体流入物可准确地到达如上文所提及的该靶向区域。
对应地，本发明的喷嘴被设计为包括多个液体流动通道，包括被配置用于产生被朝向该容器底部引导的该主要进料组合物的液体流入物的一些液体流动通道，以及被配置用于产生被朝向该容器的一个或多个侧壁引导的该主要进料组合物的液体流入物的其他液体流动通道，如图1中的虚线箭头所示。图2A至图2C示出了该容器侧壁上由该喷嘴产生的多个液体流入物所特别靶向的各种区域，如由该带阴影的圆所突出显示的。
图3A至图3D示出了喷嘴30，该喷嘴包括两个第一液体流动通道32和多个第二液体流动通道34。优选地，该第一液体流动通道32和该第二液体流动通道34中的全部或大部分具有偏移的入口和出口，使得这些液体流动通道相对于竖直方向歪斜或倾斜，这对应地产生了进入该容器20的该主要进料组合物的歪斜或倾斜的液体流入物，如图1中的虚线箭头所示。
具体地，该喷嘴30中的该两个第一液体流动通道32被配置为产生该主要进料组合物的两个第一液体流入物(未示出)，该两个第一液体流入物被靶向或引导朝向该容器20的该底部22处的两个不同区域，如由图2A中该容器20的该底部22处的该两个带阴影的圆所示。此类第一底部引导的液体流入物用于在该容器20中产生高顶部至底部湍流来作为混合能量的该主要来源，以使该容器中的该次要进料组合物与该主要进料组合物之间的原位混合最大化。
该喷嘴30中的该多个第二液体通道34被配置用于产生该主要进料组合物的多个第二液体流入物(未示出)，该多个第二液体流入物被靶向或引导朝向该容器20的该前侧壁26C/该后侧壁26D、该右侧壁26B和该左侧壁26A处的不同区域，如由图2A至图2C中该容器20的该侧壁26A-26D上的该多个带阴影的圆所示。这些区域包括特征在于填充期间的低剪切速率或零剪切速率的某些“难以到达的”区域(如图2A和图2B所示)，以及靠近该容器20的该贯通手柄28的“盲”区域(如图2C所示)。靶向在该容器20的该侧壁26A-26D上以及该贯通手柄28处/附近的这些区域有效地减少或最小化了积聚在该容器20的该内表面上的该次要进料残余物，并且因此进一步改善了该次要进料组合物和该主要进料组合物之间的该原位混合。
该第一液体流动通道32和该第二液体流动通道34可以不同的方式布置，具有不同的横截面形状，例如圆形、半圆形、椭圆形、正方形、矩形、月牙形以及它们的组合。
该一个或多个第一液体流动通道32中的每一个第一液体流动通道与该一个或多个第二液体流动通道34中的每一个第二液体流动通道之间的横截面积比可在约1至约10，优选地约2至约8，更优选地约3至约7，最优选地约4至约6的范围内。
在本发明的一个优选的但不是必需的实施方案中，该第一液体流动通道32中的每一个第一液体流动通道所具有的横截面直径或面积显著大于该第二液体流动通道34中的每一个第二液体流动通道的横截面直径或面积，以便最大化该顶部至底部液体湍流并增加总体混合能量。例如，该一个或多个第一液体流动通道32中的每一个第一液体流动通道的横截面直径是该第二液体流动通道34中的每一个第二液体流动通道的横截面直径的至少约1.2倍大，优选地至少约1.5倍大，更优选地至少约2倍大，最优选地至少约2.2倍大。更优选地，该第一液体流动通道32中的每一个第一液体流动通道的横截面积是该第二液体流动通道34中的每一个第二液体流动通道的横截面积的至少约1.5倍大，优选地至少约3倍大，更优选地至少约5倍大。
在本发明的其他实施方案中，该第二液体流动通道中的每一个第二液体流动通道所具有的横截面积可具有显著大于该第一液体流动通道中的每一个第一液体流动通道的横截面积，以便容纳增加的液体流。此外，该第一流动通道和/或该液体流动通道可具有彼此不同的横截面直径或面积，这可用于更好地靶向非对称容器内的不同区域。例如，该第二液体流动通道中的一个第二液体流动通道的横截面直径可为其他第二液体流动通道的横截面直径的至少约1.2倍大，优选地至少约1.5倍大，更优选地至少约2倍大，最优选地至少约2.2倍大，并且此类较大的第二液体流动通道可被配置用于产生较大的液体流入物，该较大的液体流入物特别地靶向显著较大的贯通手柄区域。
本发明的喷嘴优选地制成整体件，而没有任何移动部件(例如，O形环、密封垫圈、螺栓或螺钉)。此类整体式结构使得其特别适用于粘滞液体的高速填充，该粘滞液体通常需要高填充压力。此类一体式喷嘴可由具有足够拉伸强度的任何合适的材料(诸如不锈钢、陶瓷、聚合物等)制成。优选地，本发明的喷嘴由不锈钢制成。
本发明的一体式喷嘴的平均高度在约3mm至约200mm，优选地约10mm至约100mm，更优选地约15mm至约50mm的范围内。该一体式喷嘴的平均横截面直径可在约5mm至约100mm，优选地约10mm至约50mm，更优选地约15mm至约25mm的范围内。
优选地，在该主要进料组合物的填充期间例如用在约0.5巴至约20巴，优选地约1巴至约15巴，并且更优选地约2巴至约6巴范围内的施加压力对喷嘴加压。
容器的总体积可在约10ml至约10L，优选地约20ml至约5L，更优选地约50ml至约4L的范围内。将该次要进料组合物(例如，包含包括香料微胶囊在内的一种或多种香料、着色剂、遮光剂、珠光助剂如云母、二氧化钛涂覆的云母、氯氧化铋等、酶、增亮剂、漂白剂、漂白活化剂、催化剂、螯合剂、聚合物等)填充到该容器中以占据此类容器的小体积，例如该容器总体积的0.1-50％，优选地0.1-40％，更优选地1-30％，还更优选地0.1-20％，并且最优选地0.1-10％。随后，将该主要进料组合物(例如，包含一种或多种表面活性剂、溶剂、助洗剂、结构剂、聚合物、香料微胶囊、pH调节剂、粘度调节剂等)经由本发明的该喷嘴填充到该容器中以占据此类容器的主要体积，例如该容器总体积的至少50％，优选地至少70％，更优选地至少80％，并且最优选地至少90％。
为了确保该主要进料组合物和该次要进料组合物在此类容器中充分混合，优选的是以显著高的速度填充该主要进料液体组合物，以便在该容器中产生足够强的流入物和湍流。优先地，通过如上文所提及的该一体式喷嘴以在约50ml/秒至约10L/秒，优选地约100ml/秒至约5L/秒，更优选地约500ml/秒至约1.5L/秒范围内的平均流速来填充该主要进料组合物。可以在0.1ml/秒至约1000ml/秒，优选地约0.5ml/秒至约800ml/秒，更优选地约1ml/秒至约500ml/秒范围内的平均流速来填充该次要进料液体组合物(通过此处未示出或讨论的不同喷嘴)。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或以其它方式限制，本文中引用的每一篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其他变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。

Claims (12)

1.一种液体填充系统，所述液体填充系统包括：
a)容器，所述容器包括底部、顶部、在所述底部与所述顶部之间的一个或多个侧壁以及在所述容器的所述顶部处的开口；
b)喷嘴，所述喷嘴用于通过在所述容器的所述顶部处的所述开口用液体填充所述容器，其中所述喷嘴包括一个或多个第一液体流动通道和一个或多个第二液体流动通道，其中所述一个或多个第一液体流动通道被配置成产生被朝向所述容器的所述底部引导的一个或多个第一液体流入物，其中所述一个或多个第二液体流动通道被配置成产生被朝向所述容器的所述一个或多个侧壁引导的一个或多个第二液体流入物，
其中所述一个或多个第一液体流动通道中的每一个的横截面直径是所述一个或多个第二液体流动通道中的每一个的横截面直径的1.2倍以上。
2.根据权利要求1所述的液体填充系统，其中所述喷嘴包括多个所述第一液体流动通道，多个所述第一液体流动通道被配置成产生被引导至所述容器的所述底部的不同区域处的多个所述第一液体流入物。
3.根据权利要求1或2所述的液体填充系统，其中所述喷嘴包括多个所述第二液体流动通道，多个所述第二液体流动通道被配置成产生被引导至所述容器的所述一个或多个侧壁的不同区域处的多个所述第二液体流入物。
4.根据权利要求3所述的液体填充系统，其中所述一个或多个侧壁的所述不同区域包括至少第一区域和第二区域，并且其中所述第一区域比所述第二区域更靠近所述容器的所述底部。
5.根据权利要求3所述的液体填充系统，其中所述容器还包括贯通手柄，所述贯通手柄将所述容器的一个侧壁与其另一个侧壁连接，并且其中所述一个或多个侧壁的所述不同区域包括位于所述容器的所述贯通手柄上或附近的区域。
6.根据权利要求1所述的液体填充系统，其中所述一个或多个第一液体流动通道中的每一个第一液体流动通道与所述一个或多个第二液体流动通道中的每一个第二液体流动通道之间的横截面积比为2至8。
7.一种用液体组合物填充容器的方法，所述方法包括以下步骤：
(A)提供容器，所述容器包括底部、顶部、在所述底部与所述顶部之间的一个或多个侧壁以及在所述容器的所述顶部处的开口；
(B)提供第一液体进料组合物和在粘度、溶解度和/或混溶性方面与所述第一液体进料组合物不同的第二液体进料组合物；
(C)用所述第一液体进料组合物将所述容器部分地填充至所述容器的总体积的0.01％至50％；并且
(D)随后，用所述第二液体进料组合物填充所述容器的剩余体积或其一部分，
其中在步骤(D)期间，通过喷嘴将所述第二液体进料组合物填充到所述容器中，其中所述喷嘴包括一个或多个第一液体流动通道和一个或多个第二液体流动通道，其中所述一个或多个第一液体流动通道被配置成产生被朝向所述容器的所述底部引导的一个或多个第一液体流入物，其中所述一个或多个第二液体流动通道被配置成产生被朝向所述容器的所述一个或多个侧壁引导的一个或多个第二液体流入物，其中所述一个或多个第一液体流动通道中的每一个的横截面直径是所述一个或多个第二液体流动通道中的每一个的横截面直径的1.2倍以上。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述喷嘴包括多个所述第一液体流动通道，多个所述第一液体流动通道被配置成产生被引导至所述容器的所述底部的不同区域处的多个所述第一液体流入物。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述喷嘴包括多个所述第二液体流动通道，多个所述第二液体流动通道被配置成产生被引导至所述容器的所述一个或多个侧壁的不同区域处的多个所述第二液体流入物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个侧壁的所述不同区域包括至少第一区域和第二区域，并且其中所述第一区域比所述第二区域更靠近所述容器的所述底部。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述容器还包括贯通手柄，所述贯通手柄将所述容器的一个侧壁与其另一个侧壁连接，并且其中所述一个或多个侧壁的所述不同区域包括位于所述容器的所述贯通手柄上或附近的区域。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或多个第一液体流动通道中的每一个第一液体流动通道与所述一个或多个第二液体流动通道中的每一个第二液体流动通道之间的横截面积比为2至8。
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