專利名稱：具有產品收回特性的流體泵分配器的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及一種手動操作流體泵分配器，該分配器具有安裝在一中空桿上的中空活塞，中空桿用于當活塞在泵缸內往復運動過程中相對滑動，以打開和關閉穿過桿的排放口。更特別地，本發明提供在每個活塞返回行程的始點將產品收回到泵室中，以避免在排放口形成任何產品滴流或液滴。這種產品收回特征是通過在不需要附加部件的情況下改進泵缸而實現的，從而在組裝操作以及制造分配器的資金成本方面產生巨大。
如相關專利USNo.6,045,008中描述的，具有一中心孔的環形活塞安裝在泵柱塞的中空桿上，用于在泵缸中作往復運動，泵缸與泵活塞一起限定了一個可變容積泵室。一閥控入口通道通向泵室中，一由該中空桿限定并終止于排放出口的閥控排放通道遠離泵室延伸。活塞安裝在桿上，用于在泵吸過程中作相對滑動而打開和關閉通向排放通道的排放口。
作用于活塞與泵缸內壁之間的摩擦力一般大于存在于環形活塞孔壁與柱塞桿相對的外壁之間的摩擦力。因此在操作者壓下柱塞克服復位彈簧力時的每個壓縮行程中，由于這種摩擦力的不同，柱塞桿比活塞提前一給定距離移動，該給定距離由作用于活塞與桿之間的配合止動件確定。
在活塞返回行程始點，由于作用于活塞與缸之間的摩擦力大于作用于活塞與桿之間的摩擦力，柱塞桿在活塞運動之前在復位彈簧的偏壓力的作用下向上移動，從而當活塞與桿底端的一閥元件配合時關閉排放口，因而在復位行程中提升活塞以及柱塞及其桿。因此，在活塞復位行程中移動的活塞使泵室的容積擴大，這將使內部壓力減到小于大氣壓，并通過一離開閥座的止回閥將產品從入口通道中抽入泵室中而對泵重新起動加注。在泵室起動加注過程中，排放閥保持關閉，而入口閥打開。
本發明的一個目的是對如前述類型的手動泵分配器進行改進，該分配器具有一相對移動的環形活塞，該環形活塞在壓縮和吸收行程中打開和關閉一通向通過桿的排放口。根據本發明，通過對泵孔進行獨特的改進而產生產品收回特征，從而將產品收回到泵室中，以避免在排放出口形成任何產品液滴。提供這種特征不需要附加部件，而是簡單地對現有部件更改結構，從而避免分配器總成本的任何提高。根據本發明為了產品收回對泵分配器進行的改進是一種簡單、直接而又高效和經濟的方法。
根據本發明，在每一活塞復位行程開始時的環形活塞最初與柱塞桿一起向泵缸外部移動，以保持排放口打開，從而使排放通道與正在擴大的泵室保持連通，導致泵室內的壓力降低。在排放保持短時間間隔打開時的這種壓力降低使產品從排放通道收回到正在擴大的泵室中，從而避免在排放通道出口端形成不可忽視或不需要的產品氣泡/液滴。
根據本發明，在泵缸底端對活塞與泵缸壁之間的過盈配合進行調節，以將作用于它們之間的摩擦力減小到小于在環形活塞中心孔的壁與被環繞的柱塞桿之間的摩擦力。這使該桿在柱塞復位行程的始點與活塞一起移動，從而在活塞復位的一短的時間間隔內將排放保持在打開狀態。由于排放通道與正擴大的泵室保持開放連通，由正擴大的泵室產生的負壓將產品從排放通道吸到泵室中，同時開始通過入口通道將產品吸入泵室中。該效果是將產品從排放路徑的出口端向內抽吸。
根據本發明另一實施例，入口閥具有一復位彈簧裝置，該復位彈簧裝置沿往復運動方向偏壓并位于活塞往復運動的路徑中。因而在每個壓縮行程終點，活塞壓緊彈簧裝置，導致活塞在隨后的復位行程中與柱塞桿一起移動，從而在一短的時間間隔內保持排放打開并與正擴大的泵室連通。由正擴大的泵室如此產生的負壓的作用是將產品從排放通道吸到泵室中并將產品通過入口通道吸到泵室中。因而產品被從排放端部收回，從而避免在此形成任何液流或液滴。
從下面結合附圖對本發明的詳細描述，可以更清楚本發明其它目的、優點和新的特征。
圖1是體現本發明一實施例的流體泵分配器的垂直剖視圖；圖2是與圖1相似的視圖，示出柱塞桿及活塞處于向下行程的終點；圖3是與圖2相似的視圖，示出向上行程開始后的活塞和桿；圖4是與圖2相似的視圖，示出在向上行程開始后在向上進程中的活塞和桿；圖5是與圖2相似的本發明另一實施例的視圖，示出位于壓縮行程終點的活塞和桿；圖6是與圖5相似的視圖，示出位于向上行程始點的活塞和桿；圖7是與圖5相似的視圖，示出向上行程開始后處于關閉狀態的排放閥；圖8是與圖5相似的視圖，示出在向上行程開始后處于向上進程中的活塞和桿。
現在轉向附圖，其中在幾個附圖中相似的參考數字表示相似和相應的部件，根據本發明一實施例的流體分配器在圖1中大致用10表示，與美國專利申請系列號No.09/217,239中所公開的相似，包括一泵柱塞，該泵柱塞具有一個其上端帶有一排放噴管12的細長中空柱塞桿11，柱塞桿11限定了一排放通道13。設計一環繞側緣14與固定在泵體上端中的內襯15配合和脫離，泵體限定了一泵缸16，一帶內螺紋的封閉蓋17安裝在該泵缸16上，用于將分配器安裝到被分配產品的容器(未示出)上。圖1中所示柱塞處于上部鎖定位置，并能夠被鎖定在前述申請中詳細描述的活塞下部鎖定位置。在不脫離本發明的范圍的情況下，本發明適于體現在沒有這種活塞上部鎖定和下部鎖定特征的分配器中。
一具有一中心孔19的中空環形活塞18安裝在柱塞桿下端，用于與柱塞一起在泵缸中往復運動，從而一起限定一可變容積泵室21。該活塞同樣安裝在柱塞桿上，用于在手動往復運動過程中作相對滑動。為此，桿的內端部收縮為一臺肩22，該臺肩22在圖1中所示柱塞完全升起位置與形成在活塞上的相對內部臺肩23間隔開。一柱塞復位彈簧24在柱塞側緣14內表面上適當的肋25或類似物與內襯15的內部凸緣26之間延伸，用于將活塞彈簧偏壓到圖1中的休止位置。
一閥元件27固定到柱塞桿的內端部，元件27具有一對豎直的支腿28，該支腿28壓配合或其它方式固定到位于柱塞桿收縮端的中心孔29中，以建立如所示通向桿的底端的無障礙出口33。
閥元件27上設置了一個向上張開的環形槽31(圖2)，該環形槽31限定了一個閥座，用于安裝從活塞懸垂的環形閥凸緣32。
在柱塞的休止和/或上部鎖定位置，泵室21與排放通道13之間的連通由于閥凸緣32與閥座31之間的密封配合而被閥關閉，因而排放口33保持關閉。活塞上另一個豎直環形凸緣34具有張開的環形槽35，用于安裝從內襯15的內部凸緣26懸垂的環形密封件36。從而避免了圖1的情況下產品從泵室中的任何泄漏。
在柱塞的下部鎖定位置以及圖2中所示的柱塞向下行程的終點，元件27上懸垂的環形凸緣37密封配合在位于泵缸底端的豎直凸緣38中。從泵缸底端懸垂的是一普通封液管39，該封液管39伸入分配器安裝到其上的容器(未示出)中，并限定了一個由一入口球形止回閥42等控制的通入泵室的入口通道41。
操作時，柱塞從其圖1中的上部位置解鎖，施加在柱塞上的向下手動壓力初始地相對于活塞18移動桿11，直到臺肩22和23接觸，從而使閥元件27移動到遠離閥凸緣32而打開排放口33。繼續施加在柱塞上的向下壓力使活塞在缸中往復運動，用于在柱塞往復運動過程中對位于泵室中的產品進行壓縮，并通過排放通道將產品從噴管12端部排出。在由復位彈簧的恢復力產生的柱塞的每一隨后的向上行程中，泵室擴大，在其中產生的負壓導致產品通過打開的入口通道抽入泵室中。可在泵缸的孔口中設置一個球罩，用于限制球閥以任何正常方式從其閥座中移動出來。
在壓縮和復位行程中柱塞與活塞之間的“滯后運動(lost motion)”通常使桿在活塞之前從柱塞向下行程的終點返回，從而使閥凸緣32復位到閥槽31上，因而關閉排放口并使活塞與柱塞一起返回圖1中的位置。在如上所述的柱塞在壓縮和復位行程之間往復運動過程中，在排放口關閉之前經常在柱塞向下行程終點在噴管的排放端形成產品液滴。該液滴的形成是很麻煩的，因為它呈現給使用者一個不期望的狀態。
根據本發明，在柱塞復位行程的起點排放口33在一較短的時間間隔內保持打開，同時泵室擴大，這樣在排放口關閉之前擴大的泵室的負壓狀態與排放通道之間的開放連通使少量產品從排放通道收回到泵室中。這種收回使產品被向內吸入噴管的排放端，從而防止過去在柱塞向下行程終點在噴管處形成產品液滴。
在柱塞向下行程中，作用于活塞密封件43、44與泵缸內壁之間的摩擦力大于作用于活塞中心孔19的壁與柱塞桿收縮部分的外壁45之間的摩擦力。這使桿在柱塞向下行程中由止動件22、23確定相對于活塞移動。并且，在柱塞向上行程的始點，在活塞密封件與泵缸壁之間出現的摩擦力大于在活塞中心孔19和柱塞桿收縮部分的外壁45之間的摩擦力，這導致反向運動，即略微在活塞復位之前柱塞復位，從而關閉排放口。
根據圖1至4中所示的本發明的一個實施例，泵缸在其最底部46處的直徑d略大于泵缸在其余部分的標準內徑D。內徑d設定成不影響在圖2所示活塞行程終點活塞密封件43、44與泵缸內壁之間的密封性能，但盡管如此，還是應設定成減小作用于活塞密封件43、44與缸內壁之間的摩擦力，從而使該減小的摩擦力小于外壁45與活塞中心孔19的壁之間的摩擦力。
在活塞與泵缸內壁之間建立的這種可變公差有助于在活塞柱塞從圖2到圖3位置的向上行程的始點與桿一起復位。在柱塞桿收縮部分的外壁45和活塞中心孔19之間建立的摩擦力大于在部分46處密封件43、44與泵缸內壁之間的摩擦力，這使活塞與柱塞瞬時一起復位，同時排放口33保持打開，從而在泵室21與排放通道13之間保持開放連通。在泵室擴大過程中建立的這種排放開放狀態使少量產品從排放通道收回到泵室中，從而防止在排出噴管端部形成液滴，同時擴大的泵室容積開始借助于離開閥座的入口球形止回閥從入口通道吸收產品。如圖4所示，當柱塞密封件44到達泵缸的內徑D部分時，由于密封件44與泵缸內壁部分之間的摩擦力大于位于桿收縮部分的壁45與活塞壁孔19之間的摩擦力，使得柱塞相對于活塞運動，從而當泵室容積繼續擴大時關閉排放口33，并以正常方式從入口通道抽吸產品，以對泵室重新起動加注。
根據圖5至8中所示的本發明另一實施例，泵缸的內徑D在其全長上是恒定的，入口球形止回閥由一入口閥組件47代替，它具有一局部球形部分48，該球形部分48通常如圖5所示位于入口通道41的孔口部上，用于調節入口通道41。入口閥組件47還包括一豎直的環形壁49，該環形壁49通過多個(如兩個，三個或更多)彈簧支腿51與部分48整體連接。壁49具有軸向間隔開的外部突起52，使壁49相對于設置在泵缸內壁上的突起53在一定范圍內運動。
操作時，活塞密封件43在柱塞向下行程的終點壓靠在位于其路徑中的閥組件47的環形壁49上，從而將壁49略微向下移動，這又使彈簧支腿51變形，在局部球形部分48與其閥座之間實現緊密封。因此，在柱塞下部鎖定狀態下，如在前面相關申請中公開的，避免了運輸和儲存過程中通過入口通道的任何產品泄漏。
如圖6中所示，在柱塞返回行程的始點，柱塞桿以任何正常方式開始通過復位彈簧24的恢復力返回。通過在返回行程的始點提供如上所述的閥組件47，彈簧支腿51的恢復力向上移動壁49，這又相應地與桿的運動一起將活塞向上移動，從而保持排放口33打開，并由于閥凸緣32保持從槽31中移位，在一較短時間間隔內在排放通道13與泵室之間保持開放連通。該開放狀態存在時泵室的容積擴大，從而將產品從排放通道中收回到泵室中，以去除形成在噴管端部的任何產品液滴，同時釋放彈簧51作用在部分48上的壓力，使產品開始通過該入口通道吸入泵室中。
如圖7所示，一旦彈簧支腿51恢復到它們的原始形狀，唯一能夠作用在活塞上的力是由作用于活塞密封件43、44與泵缸內壁之間的摩擦力引起的。該摩擦力大于桿收縮部分的壁45與活塞中心孔19的壁之間的摩擦力，使得柱塞桿在這種狀態下繼續其相對于活塞的向上運動，從而當閥凸緣32再次回到其環形槽31中時，將排放口密封關閉。當向上行程繼續時，泵室進一步從圖7中的容積增加到圖8中的容積，從而釋放彈簧51作用于局部球形閥部分48上的壓力，這使產品通過入口通道輸入泵室中。突起52和53之間的配合限制了閥的運動，并同樣在分配器部件組裝過程中將閥組件保持在位。
從上述可以看到，采取了一種簡單、經濟而又高效的方法來避免在每個壓縮行程的終點形成產品液滴，從而避免不可忽視和臟亂的狀況，并將在噴管端部處產品與外部空氣之間的接觸減少到最小，否則會導致阻塞。
很明顯，根據上述描述，可以對本發明進行多種修改和變化。因此應該理解，本發明可以在權利要求的范圍內實踐，而不限于所具體描述的內容。
權利要求
1．一種流體泵分配器，包括一位于一中空桿一端的活塞，該活塞可在一個限定一可變容積泵室的泵缸內在壓縮和復位行程之間往復運動，以便通過位于桿另一端的排放管道分配液體產品；一通向上述泵室的閥控入口通道，安裝在上述一端的上述活塞用于在手動往復運動過程中作相對滑動運動，上述桿限定了一個從上述泵室延伸出來的排放通道；在上述桿與上述活塞之間起作用的裝置，用于限制在排放打開與關閉狀態之間的相對滑動運動；一位于上述桿的上述一端上的閥元件，它在排放關閉狀態與上述活塞密封配合，在上述一端與上述活塞之間起作用的第一組配合表面產生了一個第一摩擦力，在上述活塞與上述泵缸之間起作用的第二組配合表面產生了一個第二摩擦力，上述第一摩擦力在復位行程的始點大于上述第二摩擦力，使得上述活塞與上述桿一起移動，從而在排放打開狀態使泵室擴大，以便從上述排放通道和上述噴管將產品收回到上述泵室中，以避免在上述噴管上形成產品液滴。
2．根據權利要求1所述的分配器，其特征在于，限定上述第二組配合表面之一的上述泵缸的一部分具有大于上述泵缸其余部分內徑的預定尺寸的內徑。
3．一種流體泵分配器，包括一細長的可往復運動的中空活塞桿，該活塞桿限定了一個排放通道，該排放通道具有一個在外端部的排放口和一個在內端部的閥元件；一在上述內端部安裝到上述活塞桿的一個收縮部分上的中空活塞，用于在一排放打開狀態與一排放關閉狀態之間作相對滑動運動，上述閥元件在排放關閉狀態與上述活塞密封配合，上述活塞可在一泵缸中往復運動，從而與泵缸一起限定一個可變容積泵室，上述中空活塞具有一中心孔，該中心孔具有一與上述收縮部分配合的表面從而限定一第一摩擦力，上述活塞具有環形活塞密封件，環形活塞密封件在上述缸的內端與一內表面部分配合，從而限定一第二摩擦力，上述第一摩擦力大于上述第二摩擦力，使得上述活塞與上述桿一起移動而在上述排放打開狀態增大上述泵室的容積，從而將產品從上述排放通道和上述排放口收回到上述泵室中，以避免在上述排放口形成任何產品液滴。
4．根據權利要求3所述的分配器，其特征在于，上述內表面部分具有一大于上述泵缸其余部分內徑的預定尺寸的直徑。
5．一種流體分配器，包括一位于一中空桿一端的中空活塞，該活塞可在一泵缸內在壓縮和復位行程之間往復運動，從而與泵缸一起限定一可變容積泵室，上述活塞安裝在上述桿的一收縮部分上，用于在一通過上述桿的打開排放狀態與一關閉排放狀態之間作相對往復運動，上述活塞在關閉排放狀態被密封在位于上述桿的上述一端的閥元件上，一入口通道通向上述泵室，入口通道由一具有復位彈簧裝置的入口閥組件控制，復位彈簧裝置沿往復運動方向偏壓并位于上述活塞往復運動路徑中的上述泵缸的底壁上，上述彈簧裝置在上述壓縮行程的終點由上述活塞壓縮，以便在上述復位行程始點使上述活塞移離上述底壁，從而在上述排放打開狀態增大上述泵室的容積，因而產品被從由上述中空桿限定的排放通道和位于上述通道端部的一排放口收回，以避免在上述排放口形成任何產品液滴。
6．根據權利要求5所述的分配器，其特征在于，上述彈簧裝置包括至少一對相對的彈簧支腿，彈簧支腿沿上述泵缸的內壁設置。
7．根據權利要求5所述的分配器，其特征在于，上述入口閥包括一與上述彈簧裝置整體形成的局部球形部分。
8．根據權利要求6所述的分配器，其特征在于，上述入口閥包括一與上述彈簧支腿整體形成的局部球形部分。
9．根據權利要求5所述的分配器，其特征在于，上述彈簧裝置與設置在上述泵缸上的裝置配合，用于將上述彈簧裝置保持在上述泵缸的上述底壁處。
10．根據權利要求6所述的分配器，其特征在于，上述彈簧支腿與設置在上述泵缸上的裝置配合，用于將上述彈簧裝置保持在上述泵缸的上述底壁處。
全文摘要
一種滯后運動活塞型流體泵分配器用于在每個柱塞向上行程的始點在一短間隔內保持排放打開，同時泵室擴大而將產品從排放通道收回到泵室中，以避免在排放出口端形成產品液滴。這是通過相對于活塞與桿之間的摩擦力減小活塞與泵缸之間的摩擦力而實現的。另一方面，一入口閥組件具有設置在活塞路徑中的部件，它通過彈簧支腿連接到閥部件上，從而彈簧支腿的恢復力在柱塞向上行程始點移動活塞和桿，以保持排放通道與泵室開放連通。
文檔編號B65D83/76GK1317440SQ01104400
公開日2001年10月17日 申請日期2001年3月15日 優先權日2000年3月15日
發明者哈維爾·岡薩雷斯·費納德斯, 佩德羅·帕雷斯·蒙塔內爾, 維克多·里韋托·圖羅 申請人:圣-戈賓卡爾瑪公司