一种用于垂直倾倒式液体包装瓶的计量装置及液体包装瓶的制作方法

本发明涉及液体计量装置及液体容器技术领域，尤其涉及一种用于垂直倾倒式液体包装瓶的计量装置，以及具有该计量装置的液体包装瓶。

背景技术

在日常生活中，很多瓶装液体类产品的使用方式为倾倒式，将瓶内液体倒出，而且很多时候，需要根据实际情况调整倒出量。在日化领域，最典型的例子，如洗衣液，需要根据洗涤衣物的量倒入适量的洗衣液，常规的方法是提供一种带计量刻度的杯状瓶盖，将洗衣液倒入杯盖中，再将杯盖中洗衣液倒入洗衣机或洗衣盆中，这种计量及取用方式存在诸多缺点：1)整个操作麻烦，需要一手拿洗衣液瓶，一手拿杯盖，操作费力，尤其对于大瓶装的洗衣液更加难以操作；2)倒入杯盖计量的液体很难全部倒出使用，尤其对于粘度较大的液体，残留在杯盖中液体量较多，造成计量不准。为了解决这一问题，中国专利文献cn207293033u公开了一种计量型洗衣液瓶，设计了一种具有计量功能的挤出泵，这种挤出泵的结构复杂，生产成本高。中国专利文献cn207242306u公开了一种可定量挤出的包装瓶结构，同样需要结构复杂的瓶体结构，难以广泛应用。

技术实现要素：

本发明针对现有可计量液体倒出量的液体包装瓶存在实际使用量与计量量偏差大、使用不方便或瓶体结构复杂的问题，提供一种结构简单、使用简便的用于垂直倾倒式液体包装瓶的计量装置，以及具有该计量装置的液体包装瓶。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种用于垂直倾倒式液体包装瓶的计量装置，包括计量管和与计量管平行设置的计量刻度，所述计量管内封装有透明液体和计量球，所述计量球的密度大于透明液体的密度，所述计量球的直径小于计量管的最小内径。

优选的，所述计量管为透明的圆柱形密封管。

更优选的，所述计量管的材质为透明塑料。

更优选的，所述计量管的内径为0.2～1cm。

优选的，所述透明液体为凝固点低于-20℃的液体。

更优选的，所述透明液体为20℃时粘度小于10cp的液体。

更优选的，所述透明液体为乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、石油醚或煤油。

优选的，所述计量球的材质为塑料、金属或玻璃。

优选的，所述计量刻度为时间刻度或体积刻度或等级刻度，所述等级刻度是指定性指示液体量多少程度的刻度。

一种液体包装瓶，包括瓶体和瓶盖，所述瓶体上设有出液口，所述瓶体外壁设有如以上所述的计量装置，所述计量装置中计量管的长度方向与水平方向垂直。

优选的，所述瓶体上还设有进气口。

将上述计量装置应用于液体包装瓶中，即具有上述所述计量装置的液体包装瓶，液体包装瓶倒液并进行计量的方法如下：将水平放置的液体包装瓶呈180°倒置，出液口朝下，液体从出液口流出，此时计量装置中的计量管的长度方向仍然保持与水平方向垂直，计量球位于计量管内的顶部并开始向下沉降，根据计量球位于计量刻度的位置读取刻度从而获知倒出的液体体积或倒液时间或倒出量的程度，如“高中低”“大中小”“少中多”等。

本发明计量装置的计量原理为，当计量管的长度方向与水平面垂直时，在计量管内的透明液体(粘滞性流体)中运动的计量球(未与计量管低端接触时)受到向下的重力g，向上的浮力f1和粘滞阻力f2。若设r是计量球的半径，υ是计量球相对于透明液体的运动速度，η是透明液体的粘滞系数，则根据斯托克斯定律，当计量球在透明液体中由上往下垂直沉降时，计量球所受的粘滞阻力f2＝6πηυr。计量球刚开始往下沉降时，计量球所受的重力大于所受的浮力和粘滞助力g＞f1+f2，计量球初始时加速下降，随着速度增加，粘滞阻力f2亦增加，当g＝f1+f2时，计量球受到向上和向下的力平衡，计量球开始匀速下降。但因计量球从初始下降到匀速运动的过程非常短暂，因此计量小球的整个下降过程可以近似看作匀速运动。计量球下降的高度与时间成正比，由计量球下降高度可计算倒液时间，而倒液时间与倒液时的流量之积即为倒出液体的体积。

本发明的有益效果：本发明通过在计量管内封装透明液体及计量球，在倒液时根据计量球下降的距离并结合计量刻度，可直观的获知倒出液体的量或倒液时间，无需将液体先倒入其它计量容器中进行计量后再进行使用，可避免残留在计量容器中的液体较多时液体的实际使用量与计量量偏差较大以及使用不够简便的问题。另外，本发明的计量装置及液体包装瓶结构简单、易于生产，生产成本低，易于推广应用。

附图说明

图1为实施例中所述计量装置的结构示意图；

图2为实施例中所述液体包装瓶的结构示意图；

图3为实施例中所述瓶口的结构示意图；

图4为设有承载层的计量装置的结构示意图；

图5为承载层一面设有黏胶层及离型膜的计量装置的截面示意图；

图6为计量刻度是时间刻度的计量装置的结构示意图；

图7为计量刻度是等级刻度的计量装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

实施例

本实施例提供一种用于垂直倾倒式液体包装瓶的计量装置，以及具有该计量装置的液体包装瓶。

参照图1，用于垂直倾倒式液体包装瓶的计量装置100，包括计量管120和与计量管120平行设置的计量刻度110，计量刻度110为体积刻度，本实施例的刻度为0-50ml。

计量管120为等内径的透明的圆柱形密封管，计量管120的内径为1cm，本实施例的计量管120的材质为透明塑料。计量管120内封装有煤油和玻璃材质的计量球140，计量球140的直径为0.5cm，计量球140的密度大于煤油的密度。

计量装置的计量原理如下：计量装置中计量球在计量管内匀速运动时，g＝f1+f2，g为计量球所受重力，f1为计量球所受浮力，f2为计量球所受粘滞阻力；g＝mg＝4/3*πr^3ρg，f1＝4/3*πρ0r^3g，f2＝6πηυr，因此可计算出计量球匀速运动时的速度υ＝2/9*(r*r*g/η)*(ρ-ρ0)，η是煤油的粘滞系数，ρ0是煤油的密度，ρ是计量球的密度，r是计量球的半径。l为计量球下降的距离，t为下降时间(垂直倾倒液体的时间)，t＝l/υ。当计量装置应用于已知尺寸规格的液体包装瓶时，液体包装瓶的溶剂、出液口的口径及垂直倒液时出液口流量等参数均为可测量的已知数，q为垂直倒液时出液口流量，v为倾倒液体一定时间所倒出液体的体积，v＝q*t＝q*l/υ。

虽然计量球在计量管中开始沉降时是加速运动，但因加速时间很短，速度的绝对值也很小，因此本计量装置在计量中将初始沉降的这段加速运动近似看成是匀速运动，另外，严格来说，垂直倒液时出液口流量q也非恒定值，流量值与倾倒液体时瓶内上下液面高度差等因素有关，但因日常生活中使用的液体包装瓶容积一般不会过大，如2l的洗衣液产品，上下液面的高度差变化也不会过大，因此在非精密计量时，可将流量q近似看成是定值。因此本计量装置用于非精密计量，适用于日常生活中对日常倾倒液体的计量。

由计量球下降时间(垂直倾倒液体的时间)与下降距离的关系制作成时间刻度(t＝l/υ)，由倒出液体的体积与下降距离的关系制作成体积刻度(v＝q*t＝q*l/υ)。

本实施例所述的液体包装瓶200如图2所示，包括用于容置液体的瓶体220，瓶体220上设有瓶口230，瓶口230包括出液口231和进气口232，如图3所示，进气口232的孔径为控制在1-5mm的范围内，本实施例中该进气口的孔径为3mm；还包括用于与瓶口230匹配盖合的瓶盖210；还包括上述的计量装置100，计量装置100固定设在瓶体220外壁，且计量装置100中计量管的长度方向与水平方向垂直。

用本实施例的液体包装瓶进行倒液并计量的方法如下：将原水平放置的液体包装瓶呈180°倒置，使出液口朝下，液体从出液口流出，此时计量装置中的计量管的长度方向仍然保持与水平方向垂直，计量球位于计量管内的顶部并开始向下沉降，根据计量球位于计量刻度的位置读取刻度从而获知倒出的液体体积。

本实施例的液体包装瓶其在瓶口设计相互独立的出液口和进气口，且控制进气口的孔径在1-5mm范围内，在液体包装瓶进行垂直倒液时，因液体的粘性及进气口的孔径小，液体仅从出液口流出，不会从进气口流出，但因空气的粘性小，可以渗透到瓶体内，因此通过设置孔径较小的进气口可避免倾倒液体时出液与进气在出液口发生冲撞而产生振动，从而导致液体不能平稳倒出。如本实施例的液体包装瓶，用于盛装目前市售的洗衣液，倒洗衣液时，液体包装瓶垂直倒置，洗衣液从出液口流出，而进气口出无洗衣液流出，但空气可从进气口渗透进入瓶体内。

另外的，在其它实施方案中，可以通过改变出液口和进气口的大小来改变液体包装瓶的出液口流量。

在其它实施方案中也可以采用非透明的材料与透明材料密封拼接的方式形成计量管，由透明材料形成计量管上用于观察计量球运动情况的视窗。

在其它实施方案中，计量装置还可包括承载层，所述计量管和计量刻度平行固定在承载层的一表面，如图4所示，具体的，计量刻度可以直接印刷在承载层的表面，将计量装置应用于液体包装瓶时，将承载层固定在液体包装瓶的瓶体外壁即可。在进步的其它实施方案中，承载层的另一表面可以设置一胶黏层，在胶黏层的表面贴设离型膜，如图5所示，将计量装置应用于液体包装瓶时，撕除离型膜后将承载层直接贴在液体包装瓶的瓶体外壁即可。

在其它实施方案中，也可以将计量刻度设计为时间刻度，如图6，计量刻度为0-10s；还可以将计量刻度设计为等级刻度，如图7，分为三等，在前三分之一的长度内表示少量，即小球下降距离为计量管的三分之一长度内时倒出的液体量为少量；在中间三分之一的长度内表示中量，即小球下降距离为计量管的三分之一至三分之二长度内时倒出的液体量为中量；在后三分之一的长度内表示大量，即小球下降距离为计量管的三分之一至三分之二长度内时倒出的液体量为大量。其它具体形式的等级刻度的设置可参考该方式，依次类推。

在其它实施方案中，还可以根据产品的设计需要，将计量管的内径设置为其它尺寸，优选设为0.2-1cm；计量管内封装的透明液体还可以是乙醇、异丙醇、乙酸乙酯或石油醚，优选凝固点低于-20℃且20℃时粘度小于10cp的液体；计量球的材质还可以是塑料或金属等。

以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。