一种液体存储与释放装置及笔的制作方法

本发明涉及一种液体存储与释放装置以及基于该装置的笔。

背景技术：

液体存储与释放装置是一种常态下可以存储一定量的液体，而在使用时可以较为方便地释放液体的装置。日常生活中常见的墨水笔、管状香水装置、单组份胶水或双组份胶水、药物释放装置等是液体存储与释放装置的典型应用。

专利文献cn200880019646或cn201310668512是常见的两种双组分储存输出结构的典型代表。该类产品的传统结构通常有一个共性问题就是液体成分部分会挥发流失，同时其结构由于是在输出口位置上即时流动混合，所以也不适于进行复杂的液体混合操作或缓释储存。较早的二元反应型混合输出装置见于公开文献cn96219763.7，其结构简单地设想了二元储存结构和滚珠的释放结构，而实践中这样的结构无法有效地混合或释放液体。专利cn200820109821.9公开了一种液体输出装置，给出了多种混合输出结构和推动液体输出的压力结构，有限地解决了上述问题。在实践中上述披露技术仍存在不足，液体仍然无法被有效地输出或有反应时的液体产生的压力会使液体不受控的被推出，这些需要被进一步改进和完善。这些不足之处还表现在应用玻璃安培瓶作为储存液体使用时的不便利和玻璃破碎后其碎片带来的安全隐患。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够防止液体在贮存状态下流失的液体存储与释放装置以及基于该装置的笔。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种液体存储与释放装置，其特征在于，包括管壳、囊状液体容器、刺破部件和活塞杆；所述管壳一端开口、一端封闭，所述管壳的内部为管腔，所述囊状液体容器和/或刺破部件滑动布置在所述管腔内，所述活塞杆的一端滑动设置在所述管壳的管腔中，所述活塞杆的另一端设置有液体释放口，在所述活塞杆上设置有连通所述液体释放口与所述管腔的液体通道；当所述活塞杆向所述管腔深处滑动时，所述囊状液体容器和所述刺破部件在所述活塞杆的作用下彼此施加压力，从而使所述刺破部件刺破所述囊状液体容器，将预存在所述囊状液体容器中的液体释放。

可选地，所述活塞杆采用空心管结构，所述空心管结构的内腔为液体通道，在所述空心管结构的内部设置有吸液材料。

可选地，所述刺破部件与所述活塞杆之间采用用于限制两者之间不能相对自由转动的旋转约束结构。

可选地，所述刺破部件至少一端设置有尖齿，所述尖齿的尖端朝向所述囊状液体容器。

可选地，所述囊状液体容器为多个且串联布置，所述刺破部件为一个以上，每一所述囊状液体容器均有相应的刺破部件的尖齿与其相对。

可选地，所述囊状液体容器为多个且并联布置，在所述空心管结构的内壁固定设置有孔板，所述孔板将所述空心管结构的内腔分隔为两个腔体，其中靠近所述囊状液体容器的一个腔体为混液腔，所述吸液材料限制在另一个腔体中。

可选地，所述管壳由可拆分的两段管体构成，所述囊状液体容器布置在所述两段管体连接处与所述管壳的封闭端之间。

可选地，在所述管壳的内壁上设置有凸楞，在所述刺破部件上设置有与所述凸楞相配合的凹槽。

可选地，所述活塞杆采用空心管结构，所述空心管结构的内腔为液体通道，在所述空心管结构的内壁固定设置有孔板，所述孔板将所述空心管结构的内腔分隔为两个腔体，其中靠近所述囊状液体容器的一个为第一腔腔体，另一个为第二腔体；所述刺破部件设置所述囊状液体容器与所述活塞杆之间，在所述第一腔体中设置有球体，所述球体限制于所述孔板与所述刺破部件之间。

可选地，其特征在于，所述囊状液体容器由薄膜材料对向折叠后三边热压封口制作而成，其中折叠的一边面向所述刺破部件。

可选地，所述囊状液体容器由高分子、复合高分子或铝箔复合高分子材料制成。

可选地，所述囊状液体容器为两个且分别封装有可以发生化学发光反应的药液。

可选地，所述尖齿的形状采用尖锥体，从尖锥体的顶端至尖锥体底边的表面上开有槽。

一种液体存储与释放装置，其特征在于，包括管壳、囊状液体容器、刺破部件和活塞杆；所述管壳两端均设置有开口，其中一端开口设置为液体释放口，所述管壳的内部为管腔，所述囊状液体容器和/或刺破部件滑动布置在所述管腔内，所述活塞杆的一端从所述管壳的另一端开口伸入所述管壳内且与所述管壳滑动密封连接；当所述活塞杆向所述管腔深处滑动时，所述囊状液体容器和所述刺破部件在所述活塞杆的作用下彼此施加压力，从而使所述刺破部件刺破所述囊状液体容器，将预存在所述囊状液体容器中的液体释放。

可选地，在所述液体释放口与所述囊状液体容器之间设置有阻挡部件。

一种笔，其特征在于，包括前述的液体存储与释放装置。

可选地，还包括笔管和笔尖，所述管壳位于所述笔管内，所述管壳的封闭端与所述笔管的后端相抵，所述活塞杆带有液体释放口的一端与所述笔管的前端相抵，所述笔尖的后端嵌入所述笔管的前端且部分伸入所述液体释放口。

可选地，所述笔管包括管体和管尾帽，所述管尾帽与所述管体之间采用螺纹连接。

可选地，所述笔管的前端设置有笔尖嵌插管，所述笔尖嵌插管具有向笔管内延伸的一段管壁，所述管壁与所述笔管的内壁之间形成环状凹槽。

一种笔，其特征在于，包括液体存储与释放装置、笔管和笔尖；所述液体存储与释放装置，包括管壳、囊状液体容器、刺破部件和活塞杆；所述管壳一端开口、一端封闭，所述管壳的内部为管腔，所述囊状液体容器布置在所述管腔内，所述活塞杆的一端滑动密封设置在所述管壳的管腔中，所述活塞杆的另一端设置有液体释放口，在所述活塞杆上设置有连通所述液体释放口与所述管腔的液体通道；所述刺破部件位于所述管腔内，所述刺破部件与所述活塞杆之间采用用于限制两者之间不能相对自由转动的旋转约束结构；所述笔管包括管体和管尾帽，所述管尾帽与所述管体之间采用螺纹连接；所述管体内壁设置有用于限制所述活塞杆不能相对于管体自由转动的旋转约束结构，所述管尾帽的内壁设置有用于限制所述管壳不能相对于管尾帽自由转动的旋转约束结构。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明将液体封存在囊状液体容器中，由此可以解决液体存储流失，以及因密封不严导致的失效问题。此外，囊状液体容器与刺破部件配合活塞杆推动的方式改进了输出压力的提供方法。简而言之，本发明具有使用安全、不泄漏、成本低等优点。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一设置吸液材料的结构示意图；

图3是本发明实施例一采用多个囊状液体容器串联时的结构示意图；

图4是本发明实施例一管壳采用可拆分式结构时的结构示意图；

图5是本发明实施例一囊状液体容器的结构示意图；

图6是本发明实施例二的结构示意图；

图7是本发明实施例二采用多个囊状液体容器并联时的结构示意图；

图8是本发明实施例二采用多个囊状液体容器串联时的结构示意图；

图9是本发明实施例三的结构示意图；

图10是本发明实施例三采用多个囊状液体容器并联时的结构示意图；

图11是本发明实施例三中的可更换的笔芯的结构示意图；

图12是本发明实施例三中的可更换的笔芯在刺破囊状液体容器时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

实施例一：

如图1所示，本实施例提出了一种液体存储与释放装置，包括管壳1、囊状液体容器3、刺破部件4和活塞杆5。其中，管壳1一端开口、一端封闭，管壳1的内部为管腔2；囊状液体容器3和/或刺破部件4滑动布置在管腔2内；活塞杆5的一端滑动设置在管壳1的管腔2中，活塞杆5的另一端设置有液体释放口6，在活塞杆5上设置有连通液体释放口6与管腔2的液体通道。当活塞杆5向管腔2深处滑动时，囊状液体容器3和刺破部件4在活塞杆5的作用下彼此施加压力，从而使刺破部件4刺破囊状液体容器3，将预存在囊状液体容器3中的液体释放。释放出的液体通过液体释放口6流出。本实施例所述的液体存储与释放装置可将液体制剂存储于囊状液体容器3中，根据液体的不同，装置可用于香料释放、驱蚊剂释放、墨水、单组份或双组份胶水释放等用途。尤其当液体由铝箔复合pe/pet材料制成的囊状液体容器3包裹密封时，可以有稳定的长时间储存性能，特别适合高温高湿度环境的液体储存释放。例如用这种方法制造的挥发性油墨的记号笔笔芯可以在恶劣环境下储存多年而不会油墨干枯失效。

在一个优选的实施例中，刺破部件4与活塞杆5之间采用用于限制两者之间不能相对自由转动的旋转约束结构，在这种情况下，使用者可以通过挤压活塞杆5达到刺破囊状液体容器3的效果，也可以在挤压活塞杆5的同时旋转活塞杆5，从而带动刺破部件4旋转，使得刺破部件4同时具备刺破和划破囊状液体容器3的效果，从而加速囊状液体容器3的破裂。

进一步地，如图2所示，活塞杆5采用空心管结构，空心管结构的内腔为液体通道，在空心管结构的内部设置有吸液材料7。吸液材料7使从囊状液体容器3释放出来的液体在输出之前得以存储，从而缓慢可控地释放。如果在液体释放口6处增设一部分吸液材料或在原有吸液材料中插入纤维笔头，则可构成简单的香水、药剂涂抹装置或可书写的笔等。优选地，吸液材料7可采用具有褶皱外皮的卷包芯，褶皱外皮使得吸液材料7与空心管结构的内壁之间形成通气层，从而可以避免被释放的液体被压缩时、温度变化时或可能的反应产生的气体挤出。优选地，可以在液体释放口6前端热压一层20um厚度的铝箔作为产品的临时封口，同时限制吸液材料7以免脱落。

优选地，活塞杆5与管壳1的内壁滑动密封连接。

此外，活塞杆5也可以采用实心杆体，在实心杆体的外壁开设导槽作为液体通道。

进一步地，吸液材料7采用聚酯纤维或其它高分子材料纤维，也可以是棉纤维。

进一步地，刺破部件4至少一端设置有尖齿21，尖齿21的尖端朝向囊状液体容器3。

进一步地，囊状液体容器3可以是一个，也可以是多个；当为多个时，可以采用串联布置的形式(如图3所示)，也可以采用并联布置(如图2所示)的形式。当囊状液体容器3为多个且串联布置时，刺破部件4为一个以上，每一囊状液体容器3均有相应的刺破部件4的尖齿21与其相对。当囊状液体容器3为多个且并联布置时，刺破部件4可以设置在囊状液体容器3的任意一侧，刺破部件4具有两个以上的尖齿21，并且每一囊状液体容器3至少与一个尖齿21相对。

进一步地，当囊状液体容器3为多个时，其一种应用是用于多种液体的混合输出，例如，囊状液体容器3设置为两个，且分别封装发生化学发光反应的药液(氧化液、草酸脂/荧光剂)，此时，所述液体存储与释放装置即为发光笔的笔芯。此时，可以在空心管结构的内壁固定设置孔板17，孔板17将空心管结构的内腔分隔为两个腔体，其中靠近囊状液体容器3的一个腔体为混液腔16，吸液材料7限制在另一个腔体中。混液腔16能够使不同的液体在被吸液材料7吸收之前尽可能的混合均匀。优选地，可以在混液腔16中放置一些硅胶粒或玻璃珠等颗粒物质，既保护产品也可以改善混合效果或使流动效果更加有趣。进一步地，如图4所示，管壳1可由可拆分的两段管体构成，囊状液体容器3布置在两段管体连接处26与管壳1的封闭端之间。管壳1采用可拆分的形式，便于对使用过的囊状液体容器3进行更换。

进一步地，在管壳1的内壁上设置有凸楞23(如图9、图10所示)，在刺破部件4上设置有与凸楞23相配合的凹槽15，凸楞23与凹槽15相配合，可以对刺破部件4的移动形成一定程度的限制，从而避免使用前对囊状液体容器3造成破损，同时也可以防止刺破部件4从管壳1内脱出，这样即使用者拔出活塞杆5，刺破部件4也不会被带出导致尖齿21刺伤使用者。优选地，凹槽15中也可以设置有o形圈，这样既可以与凸楞23轻轻卡住，也可以在活塞杆5推动刺破部件4压入管腔2内部时使刺破部件4外轮廓与管腔2内壁密封滑动。需特别说明的是，凸楞23和凹槽15的设置位置是可以互换的，即：将凸楞23设置在刺破部件4上，将凹槽15设置在管壳1的内壁上。

进一步地，活塞杆5内亦有一道凸楞23’，孔板17压住吸液材料7后被凸楞凸楞23’卡住不会掉出来。

进一步地，当空心管结构的内腔被孔板17分隔为两个腔体时，可以在靠近囊状液体容器3的一个腔体中设置球体25，球体25限制于孔板17与刺破部件4之间。球体25可以是实心或空心的，材质可以是玻璃、金属、塑料等硬质材料。球体25相当于重力阀门，在液体释放口6指向地面时可以堵住孔板17的孔，当液体释放口6向上时球体25会阻挡住刺破部件4的镂空通孔。当本实施例所述的液体存储与释放装置应用在具有多个囊状液体容器3的笔上时，球体25可以使多种液体达到更好的混合效果。具体地，以两种液体混合的笔为例，如果使用者将笔头向下释放两种反应的液体时，球体25会阻挡住孔板17上的孔，防止液体没有充分反应就流入吸液材料7中，而导致后续输出的不均匀，当使用者上下摇动笔杆时两种液体也随摇动充分混合，同时球体25离开孔板17上的孔，混合均匀后的液体便有机会穿过孔板17进入吸液材料7卷心棉。实际生产中孔板17上的孔在朝向球体25的一侧具有一定的锥形倒角便更加有利于球体25与之形成密封。

进一步地，刺破部件4可以设置成中空的环形，其尖齿21分布在环的周长上，环形内部还可以设有十字形或米字形的骨架，骨架上也可以设置尖齿21。而在单独的十字或米字形骨架上设置尖齿21也可以作为刺破部件4。环形的内部的通孔或十字形或米字形的骨架间的间隙(即镂空)可以让液体穿过。尖齿21的位置优选不要贴近管腔2的内壁，而是稍稍向轴心中心靠拢，同时尖齿21的尖刺方向也不要完全平行于管壳1的轴向方向，而是应该向轴心稍稍倾斜，这样的设置更加有利于刺穿囊状液体容器3。

进一步地，如图5所示，囊状液体容器3是一类灌装密封了液体的具有薄皮外壁的液囊装置，通常由高分子薄膜材料、复合高分材料或铝箔复合高分子材料围焊而成。在众多的围焊结构中为了便于刺破部件4刺穿囊状液体容器3，经研究发现采用图12所示的围焊结构即囊状液体容器3的封口形式宜采用三边热压封口形式，图中27即为三边封口，其第四边由薄膜材料对向折叠构成，构成第四边的端面24面向刺破部件4的尖齿21，由于第四边的端面24一侧没有封边阻隔所以刺穿效果稳定。

进一步地，尖齿21的形状采用尖锥体，优选地，从尖锥体的顶端至尖锥体底边的表面上开有槽。带有槽的尖齿21在刺穿囊状液体容器3时可以使内部的液体快速排出而不易堵塞。刺破部件4可以很容易地以高分子注塑方式获得，优选的高分子材料可以是聚甲醛、尼龙、聚丙烯等硬质塑料。

实施例二：

如图6-8所示，本实施例与实施例一的不同在于，管壳1的两端均设置有开口，其中一端开口为液体释放口6，相应地，活塞杆5上则不再设置液体释放口6和液体通道。

进一步地，在液体释放口6与囊状液体容器3之间设置有阻挡部件8，阻挡部件8用于阻止囊状液体容器3从液体释放口6滑出，还可以防止囊状液体容器3堵住液体释放口6。优选地，阻挡部件8采用由多个楞片连接而成的镂空结构。在另一个优选的方案中，阻挡部件8朝向囊状液体容器3的一端设置有尖齿21，此时可以省略结构中的刺破部件4，带有尖齿21的阻挡部件同时也用于刺破囊状液体容器3。

实施例三：

如图9-12所示，基于上述实施例一，本实施例提出了一种笔，包括实施例一所提出的液体存储与释放装置。

进一步地，还包括笔管9、笔尖10和笔帽11，管壳1位于笔管9内，管壳1的封闭端与笔管9的后端相抵，活塞杆5带有液体释放口6的一端与笔管9的前端相抵，笔尖10的后端嵌入笔管9的前端且部分伸入液体释放口6，并于吸液材料7接触。液体存储与释放装置中可以仅设置一个囊状液体容器3(如图9所示)，此时笔可以是单一颜色的墨水笔；也可以设置两个囊状液体容器3(如图10所示)，且两个囊状液体容器3中装有不同的药液，此时笔可以是发光笔。对于本实施例所述的笔来说，液体存储与释放装置相当于可更换使用的笔芯。

进一步地，笔管9包括管体28和管尾帽12，管尾帽12与管体28之间采用螺纹14连接。将笔芯装好之后，旋转管尾帽12，可以使管尾帽12向与管体28相对移动，从而压缩活塞杆5，在活塞杆5的作用下，刺破部件4刺破囊状液体容器3从而释放出墨水，随着活塞杆5的进一步压缩，墨水被吸液材料7吸收，通过吸液材料7与笔尖10的接触，墨水得以释放。

进一步地，笔管9的前端设置有笔尖嵌插管20，笔尖嵌插管20具有向笔管内延伸的一段管壁，管壁与笔管9的内壁之间形成环状凹槽19。在使用中环状凹槽19可以容纳下少量从吸液材料7中未能完全吸收而流出的墨水，从而避免墨水直接顺着笔尖流到笔管9外面，这一设计可以解决反应中的化学发光液体容易溢流的问题。

进一步地，在笔管9的前部的内壁上设置有凸楞18，用于对活塞杆5进行定位，另一方面也具有排气的作用。

图10是一个发光笔的零部件展开图，其中，双囊状液体容器3密封可反应的化学发光药液。在该发光笔中，一端封闭的管壳1的管腔2内有两个并联放置的囊状液体容器3，囊状液体容器3的材质是两面分别复合pe和bopp的铝箔，厚度为pe30um/al10um/bopp28um，两个囊状液体容器3分别放置化学发光的氧化液和草酸酯/荧光剂溶液各2ml。刺破部件4具有4-6个尖齿21，尖齿21朝向囊状液体容器3一侧，刺破部件4的外周边缘设有凹槽15，而管腔2内靠近开口一侧沿内壁圆周设有凸楞23。7为吸液材料，在本实施例中为制笔工业中常用的带皮卷心聚酯纤维棉。活塞杆5的一端是液体释放口6，它是随活塞杆5一体制作出来的带有缩小的孔的端口，该端口的大小可以让笔尖10通过。该端口可以带有向外的喇叭口，以方便插入时导入笔尖10。笔尖10是一个纤维或/和多孔材质的棒状体。活塞杆5内也设有沿内壁圆周的凸楞23’用于卡住孔板17形成混合腔16。在笔管9的管体28内部带有内螺纹，凸楞18用于固定插入的活塞杆5的前端，另一方面也具有排气的作用。管体28插嵌笔尖10的一端腔内设有笔尖嵌插管20，其是一段围绕着笔尖10向内侧延伸的短管，笔尖嵌插管20的外壁与管体28的内壁形成环状凹槽19。笔尾帽12上有外螺纹，其可以与管体28上的内螺纹相配合旋紧。上述结构中管壳1、活塞杆5、笔管9等均可以由透明树脂材料构成，使用时可以观察到两种化学发光药剂的释放和混合发光的过程，非常有趣。

实施例四：

本实施例提出了一种笔，包括液体存储与释放装置、笔管9和笔尖10。液体存储与释放装置包括管壳1、囊状液体容器3、刺破部件4和活塞杆5；管壳1一端开口、一端封闭，管壳1的内部为管腔2，囊状液体容器3布置在管腔2内，活塞杆5的一端滑动密封设置在管壳1的管腔2中，活塞杆5的另一端设置有液体释放口6，在活塞杆5上设置有连通液体释放口6与管腔2的液体通道；刺破部件4位于管腔2内且与活塞杆5之间采用用于限制两者之间不能相对自由转动的旋转约束结构(优选地，在刺破部件4与活塞杆5之间的端面上设置可以相互配合咬合的齿形来达到这种限制两者之间转动的约束结构，但又不妨碍它们的轴向分离的可能)。笔管9包括管体28和管尾帽12，管尾帽12与管体28之间采用螺纹14连接。管体28内壁设置有用于限制活塞杆5不能相对于管体28自由转动的旋转约束结构(图中未示出)，管尾帽12的内壁设置有用于限制管壳1不能相对于管尾帽12自由转动的旋转约束结构(图中未示出)。本实施例所提出的笔，当旋转管尾帽12时，压缩活塞杆5的同时，活塞杆5也会与管壳1相对转动，从而带动刺破部件4在挤压囊状液体容器3的同时发生旋转，进而使刺破部件4同时具备刺破和划破囊状液体容器3的效果，加速囊状液体容器3的破裂。

进一步地，旋转约束结构可以是凸楞或者凹槽，与其相应地，在活塞杆5和管壳1上则需设置与之相配合的凹槽或者凸楞。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。