CN101606829A - 二冲程泡沫泵 - Google Patents

Abstract

一种二冲程泡沫泵，包括活塞壳体和保持在其中的活塞组件，活塞壳体和活塞组件的相互作用界定可压缩的混合室。活塞组件在活塞壳体内在一个方向上的运动增加了可压缩的混合室的容积，以将液体和空气抽到其中，而活塞组件在活塞壳体内在相反方向上的运动减小了可压缩的混合室的容积，以从可压缩的混合室将液体和空气作为泡沫产品排出。

Description

二冲程泡沫泵

发明领域

本发明在这里属于泡沫泵的领域，其中能发泡的液体和空气合并以分配泡沫产品。更具体地，本发明涉及二冲程泡沫泵，其中空气和能发泡的液体通过第一冲程被抽入可压缩的混合室中，并通过第二冲程从泵通过泡沫筛被排出。

发明背景

很多年来，从保持再填充单元的分配器壳体分配液体，例如肥皂、消毒剂、清洁剂、杀菌剂等是已知的，该再填充单元容纳液体并提供用于分配液体的泵机构。用于这样的分配器的泵机构一般为在致动器移动时仅放出预定量的液体的液泵。最近，为了效率和节约的目的，以通过将空气注入液体中而产生的泡沫的形式分配液体变成所希望的。因此，标准液泵让位于产生泡沫的泵，其必定需要用于以产生期望的泡沫的方式合并空气和液体的装置。

一般，泡沫分配器通过将能发泡的液体流和空气流泵送至混合区域来产生泡沫，并迫使混合物通过筛子，以更好地将空气作为气泡分散在能发泡的液体内，并产生更均匀的泡沫产品。气泡越小和越多，泡沫就越厚和越软，虽然太多或太少的空气可能使泡沫有不良的质量。形成期望的泡沫产品的关键是强烈混合能发泡的液体和空气，以将气泡分散在液体内。很多现有的泡沫泵设计在致力于获得期望的泡沫的过程中需要大量的零件，并且当不在使用中时容易泄漏。因此，存在对一种简单的泡沫泵的需要，该泡沫泵具有很少的零件并且当不在使用中时防止泄漏。

发明内容

本发明提供了二冲程泡沫泵。二冲程泡沫泵包括活塞壳体，活塞壳体包括底壁和从所述底壁延伸的至少一个侧壁。它还包括活塞组件，活塞组件包括具有底端的活塞。活塞在活塞壳体中可选择性地从静止位置移到填充位置，在静止位置，底端位于活塞壳体的底壁附近，在填充位置，底端位于离底壁更远处。底端远离底壁的运动用于界定可压缩的混合室，该混合室在底端远离底壁移动时在容积上膨胀，而在底端朝着底壁移动时在容积上减小。出口通道从底端到出口延伸通过活塞，且出口通道与可压缩的混合室流体相通。活塞壳体中的液体进口与可压缩的混合室相通。液体进口阀调节流体通过液体进口进入可压缩的混合室中的流动。空气进口也与可压缩的混合室相通，使得底端远离底壁的运动增加了可压缩的混合室的容积，因而通过空气进口将空气抽入可压缩的混合室中，并通过液体进口将液体抽入可压缩的液体室中，从而在可压缩的混合室中产生液体和空气的预混合物，且其中，此后，底端朝着底壁的运动迫使液体和空气的预混合物的至少一部分通过活塞的出口通道。

附图的简要说明

图1是在静止位置示出的根据本发明的概念的二阶段泡沫泵的第一实施方式的横截面图；

图2是在填充位置示出的第一实施方式的横截面图；

图3是在静止位置示出的根据本发明的概念的二阶段泡沫泵的第二实施方式的横截面图；以及

图4是在填充位置示出的第二实施方式的横截面图。

示例性实施方式的详细描述

包括根据本发明的概念的二冲程泡沫泵的第一实施方式的再填充单元在图1和2示出，并通常由数字10表示。再填充单元10包括容器12，容器12填充有能发泡的液体S，并适合于安装在现有的分配器壳体(未示出)中，如本领域中通常已知和实践的。泡沫泵14通过顶盖(over-cap)16固定到容器12。容器12填充了能发泡的液体S，并具有带螺纹的颈部18，泡沫泵14接纳在颈部18中，且泡沫泵14的壳体22上的法兰20啮合颈部18的端部24。顶盖16是内部有螺纹的，并适合于与颈部18紧密配合且拧到颈部18上，以将泡沫泵14固定在颈部18内。通过将法兰20固定在颈部18的端部24和顶盖16之间，泡沫泵14被固定在适当的位置。如在泡沫泵的领域中是常规的，泡沫泵14在混合室中混合能发泡的液体S和空气，以产生泡沫产品。根据本发明的概念，泡沫泵14利用活塞的二冲程作用来混合并产生泡沫产品。

泡沫泵14包括其中有可压缩的混合室25的壳体22，壳体22具有侧壁26、底壁28和开口端30。法兰20从侧壁26向外延伸，与开口端30相邻，以啮合颈部18的端部24，如上所讨论的。因此，壳体22安装在颈部18内并延伸到容器12中，开口端30位于颈部18的端部24附近。底壁28包括其内的孔32，以及位于孔32内以控制能发泡的液体S从容器12进入混合室25的流动的单向阀34。壳体22还包括从底壁28朝着开口端30延伸的柱36。柱36实质上位于混合室25的中央，并可包括具有稍微大的直径的端部分38。端部分38可包括位于端部分38中的环形凹槽42内的环形密封构件40。环形密封构件40在这里被示为O形环，但可使用其它密封件。

其中具有钻孔46的活塞44可滑动地接纳在围绕柱36的混合室25内。当在静止状态时，活塞44具有相邻于底壁28定位的底端48以及位于壳体22和顶盖16的外部的分配端50。活塞44还包括与致动机构相互作用以产生活塞44的运动的致动法兰52。

钻孔46包括具有不同直径的三个部分。当活塞44在静止状态时，钻孔46的第一部分54围绕柱36的端部分38上的密封件40并与密封件40相互作用。更具体地，第一部分54具有大约等于但稍微大于端部分38的直径的直径，并充分啮合密封件40以产生适当的气密和液密。钻孔46的第二部分56从第一部分54延伸到底端48，并具有大于第一部分54的直径的直径。由于第二部分56的较大直径，在钻孔46的内壁和柱36的外部之间存在空间。第一部分54和第二部分56的长度可根据期望的泡沫特征变化，如将在下面更详细讨论的。钻孔46的第三部分58从柱36的远端处的第一部分54朝着活塞44的分配端50延伸，并具有小于端部分38的直径的直径。在较接近于分配端50处，钻孔46的第三部分58的直径可逐步地或以额外的步长进一步减小，以便控制当泵14被启动时流入混合室25中的空气的量，如将在下面从这里的公开中认识到的。

活塞44也包括围绕其外表面的一个或多个环形凹槽57，且环形密封构件59位于这些凹槽的每个中，处在活塞44和侧壁26之间。环形密封构件59被示为O形环，虽然不限于此或被此限制。混合筒60定位在钻孔46内，接近活塞44的分配端50。混合筒60包括管状主体62，通道63通过管状主体62。通道63以进口网64和出口网66为界。出口网66定位成邻近泵出口68。应认识到，混合筒60提供用于产生高质量泡沫产品的相对的网，但可替代地使用单个网。混合筒60也可包括U形保持部分70，其啮合活塞44的一部分以帮助将混合筒60固定在钻孔46内。

如在图1中看到的，通过在箭头A的方向上移动活塞44而将泡沫泵14从静止状态操作到图2的填充状态，从而将空气和能发泡的液体S抽入混合室25中。泡沫泵14接着返回到静止状态，以迫使空气和能发泡的液体混合物通过泵出口68出来。偏置机构和致动机构可与将安装再填充单元10的现有壳体集成在一起。各种配置可用于实现对泡沫泵14的期望偏置和致动。例如，弹簧偏置可用于使活塞偏置在静止状态，且与壳体相关的推杆元件可被启动以拉动致动法兰52，直到达到极限。这将填充混合室25，且在填充之后，推杆将释放致动法兰52，使得活塞44将通过弹簧偏置返回到其静止状态。可选地，可使用动力机械联动装置或“免提”致动器，如本领域中具有普通技能的人公知的。

为了从泡沫泵14分配产品，活塞44远离壳体22的底壁28移动。最初，活塞44的运动将使混合室25在容积上增大，因而在其中产生真空，只要钻孔46的第一部分54通过密封件40与柱36的端部分38保持接触。由活塞44的运动产生的真空将使能发泡的液体S通过单向阀34抽到混合室25中。一旦活塞44移动得距底壁28足够远，以将密封件40移动图1中由h₁表示的所需运动的距离而与第一部分54脱离接触，密封就被破坏。当密封被破坏时，混合室25内的真空将不再存在，且替代地，活塞44的进一步运动将使空气通过泵出口68、通过通道63流入并进入混合室25中。因此，第二部分56的增加的直径释放真空密封，以允许空气的引入，但只在标准量的能发泡的液体S被引入混合室25中之后。通过改变所使用的单向阀34的尺寸或类型，或通过增加或减小在释放真空之前活塞44必须行进的长度(h₁)，可改变被抽入混合室25中的能发泡的液体S的量。通过增加钻孔46的第一部分54的轴向长度，可增加被抽入混合室25中的能发泡的液体S的量，而通过减小第一部分54的轴向长度，可减少被抽入混合室25中的能发泡的液体S的量。即使不改变第一部分54的轴向长度，也可借助于位于分配器中的调节装置来调节活塞44的静止状态位置进一步远离底板28，来改变长度(h₁)。

在活塞44被充分致动且泡沫泵14处于图2的填充状态之后，活塞44通过致动机构或在偏置机构的影响下返回到图1的静止状态，从而在混合室25塌陷时迫使能发泡的液体和空气混合物通过钻孔46和混合筒60出来。混合室25内减小的容积和因此增加的压力将使能发泡的液体和空气混合物通过混合筒60流出。特别地，在本实施方式中，通道63在可压缩的混合室25的容积膨胀期间用作空气进口通道，并在可压缩的混合室25的容积收缩期间用作混合的空气和液体的出口通道。

图3和4示出本发明的第二实施方式。示出了可选的二冲程泡沫泵114，其可通过放置在容器内而被合并到再填充单元中，方式类似于上面讨论的第一实施方式中泡沫泵14被接纳在筒12中的方式，且法兰113啮合颈部18的端部24，并由顶盖固定至其。

泡沫泵114包括活塞壳体112，活塞壳体112具有底壁115和从底端115延伸到盖板118的至少一个侧壁116。泡沫泵114进一步包括活塞组件126，活塞组件126包括具有底端128的活塞130。底端128可滑动地位于壳体112中，并以弹性密封(wiper seal)129接触侧壁。活塞130可从图3的静止位置移到图4的填充位置，且非常像图1和2的泵在这些位置之间移动以分配产品。

由底端128、侧壁116和底壁115之间的空间界定的内部容积构成可压缩的混合室134，其在图3中实质上塌陷到最小容积，靠着底壁115平放。当活塞130朝着图4的填充状态移动时，可压缩的混合室134在容积上膨胀，将底端128从图3的静止位置移到图4的填充位置，在静止位置，弹性密封129位于底壁115附近，在填充位置，弹性密封129位于盖板118附近。相反，当底端128从填充位置移到静止位置时，可压缩的混合室134在容积上减小。底端128可包括孔136，通过孔136活塞被固定，或底端128和活塞130可能为一体式的。在底端128和活塞130之间产生密封，使得可压缩的混合室134内的流体和空气在增加的压力下不在活塞130周围漏出。通过本领域技术人员已知的任何机构或方法可提供该密封。如在附图中示出的，活塞130的延伸部分138是被压配合和/或粘到孔136中，以将活塞130固定在其中。

活塞130包括与可压缩的混合室134流体相通的出口通道140。单向出口阀142设置在出口通道140内，单向出口阀142允许流体通过出口阀142从可压缩的混合室134流动并进入出口通道140，但阻止流体通过出口阀142从出口通道140流动并进入可压缩的室134。虽然在这里被示为具有球172的公知球阀，且球172被弹簧174和弹簧底座175偏置以关闭进口173，但出口阀可采取其它形式。出口阀142可为很多传统单向阀之一，例如鸭嘴阀、挡板阀或弹性体交叉缝阀(也称为Zeller或LMS型阀)。出口通道140进一步包括其中的至少一个网筛，液体和空气混合物在离开泡沫泵114之前被迫通过该网筛。所述至少一个网筛可呈混合筒146的形式，混合筒146由中空管148组成，中空管148在两端以网筛149和150为界。

壳体112进一步包括液体进口154和空气进口156，当底端128远离底壁115移动时，随着可压缩的混合室134膨胀，每个进口都允许流体流入混合室134中。在这里，它们被显示处在底壁115中，尽管如此，在公开了泡沫泵114的功能之后应认识到，它们可以其它方式定位成与可压缩的混合室134流体相通。液体进口阀158位于液体容器(未示出)中能发泡的液体的源和液体进口154之间，以调节流入混合室134中的流体。液体进口阀158是单向阀，其允许流体通过阀流动并进入可压缩的混合室134，以及阻止流体通过液体进口阀158从可压缩的混合室134流出。类似地，单向空气进口阀160位于空气进口156，以允许空气流入但不流出可压缩的混合室134。空气进口156一般与环境大气相通，虽然它可与独立的指定的空气源相通。液体进口154和空气进口156的尺寸和/或其对流动的阻力可变化，以增加或减少在启动泡沫泵114时提供的液体或空气的量。

在这里示为弹簧的偏置机构170在底端128和壳体112的盖板118之间位于活塞130周围，以将活塞组件126偏置在静止位置并使活塞组件126在致动之后返回到静止位置。然而应认识到，在没有偏置机构时，泡沫泵114仍可在两个方向上通过对活塞组件126的手工移动来操作，以填充泵114并使能发泡的液体和空气混合物放出。这对图1和2的泵14也成立，且该事实应是可容易理解到的。

由于偏置机构170的影响，泡沫泵114保持在静止位置，如图2所示，底端128在底端115附近。为了启动泡沫泵114，推动活塞组件126以克服偏置机构170的偏置力，在箭头B的方向上使底端128远离底端115朝着盖板118移动。可压缩的混合室134的膨胀的容积产生真空，从而通过进口阀158将能发泡的液体从其源抽出，并通过空气进口阀160将空气从其源(例如，大气)抽出，因而用能发泡的液体和空气二者填充室134。在用液体和空气填充之后，活塞组件126返回到其静止位置。因为液体进口阀168和空气进口阀160不允许流体流出可压缩的混合室134，液体和空气混合物被迫通过出口通道140中的出口阀142，并通过混合筒146出来，以产生在出口180处分配的高质量泡沫。当返回到其静止状态时，活塞组件126准备泡沫泵114的随后启动，且实质上所有的液体和空气混合物都已通过出口通道140排出。

根据前述内容，应清楚，本发明提供了泡沫泵领域中的改进。虽然为了教导发明性概念的目的在这里公开了特定的实施方式，但应认识到，本发明不限于所示和所述的任何特定的结构或被该结构限制。更确切地，权利要求应当用于限定本发明。

Claims (8)

1.一种二冲程泡沫泵，包括：

(a)活塞壳体，其包括底壁和从所述底壁延伸的至少一个侧壁；

(b)活塞组件，其包括：

(i)具有底端的活塞，所述活塞在所述活塞壳体中可选择性地从静止位置移到填充位置，在所述静止位置，所述底端位于所述壳体的所述底壁附近，在所述填充位置，所述底端位于离所述壳体的所述底壁更远处，所述底端远离所述底壁的运动用于界定可压缩的混合室，所述混合室在所述底端远离所述底壁移动时在容积上膨胀，而在所述底端朝着所述底壁移动时在容积上减小，

(iii)出口通道，其从所述底端到一出口延伸通过所述活塞，所述出口通道与所述可压缩的混合室流体相通，

(c)液体进口，其在所述壳体中，与所述可压缩的混合室相通；

(d)液体进口阀，其调节流体通过所述液体进口流动进入所述可压缩的混合室，

(e)空气进口，其与所述可压缩的混合室相通；

其中所述底端远离所述底壁的运动增加了所述可压缩的混合室的容积，因而通过所述空气进口将空气抽入所述可压缩的混合室中，并通过所述液体进口将液体抽入所述可压缩的液体室中，从而在所述可压缩的混合室中产生液体和空气的预混合物；且其中，此后，所述底端朝着所述底壁的运动迫使液体和空气的所述预混合物的至少部分通过所述活塞的所述出口通道。

2.如权利要求1所述的二冲程泡沫泵，其中所述活塞组件进一步包括：

(iv)出口阀，其调节流体通过所述出口通道的流动，允许流体从所述可压缩的混合室内流过所述出口阀并朝着所述出口的流动，以及禁止流体通过所述出口阀并进入所述可压缩的混合室的流动，且所述底端朝着所述底壁的运动迫使液体和空气的所述预混合物的至少一部分通过所述出口阀。

3.如权利要求2所述的二冲程泡沫泵，进一步包括：

空气进口阀，其调节流体通过所述空气进口进入所述可压缩的混合室中的流动，所述空气进口被界定为通过所述壳体。

4.如权利要求3所述的二冲程泡沫泵，进一步包括在所述底端附近的密封件，所述密封件从所述活塞延伸以接触所述活塞壳体的所述至少一个侧壁，所述密封件也用于界定所述可压缩的混合室。

5.如权利要求1所述的二冲程泡沫泵，进一步包括在所述活塞壳体上的盖板，所述活塞延伸通过所述盖板，以在所述活塞壳体外部提供所述出口。

6.如权利要求3所述的二冲程泡沫泵，进一步包括与所述活塞的所述出口通道相通的网筛，且所述底端朝着所述底壁的运动迫使液体和空气的所述预混合物的至少一部分通过所述网筛。

7.如权利要求1所述的二冲程泡沫泵，其中所述活塞壳体包括从所述活塞壳体延伸的柱，且所述活塞包括钻孔，所述钻孔包括：

第一部分，其围绕所述柱并通过密封件啮合所述柱，

第二部分，其从所述第一部分延伸到所述活塞的所述底端，并具有大于所述第一部分的直径的直径，以便围绕所述柱并界定所述柱和所述第二部分之间的环形空间；

第三部分，其从所述第一部分朝着所述出口延伸，其中所述活塞相对于所述柱移动，且所述活塞的所述底端远离所述活塞壳体的所述底壁的运动在所述第二部分达到所述密封件时解除所述第一部分和所述柱之间的密封。

8.如权利要求7所述的二冲程泡沫泵，其中所述底端远离所述底壁的运动增加所述可压缩的混合室的容积，并将液体抽到所述可压缩的液体室中，直到所述钻孔的所述第二部分达到所述密封件为止，在此位置处，空气路径在所述出口和所述可压缩的混合室之间产生，从而允许空气通过所述出口并通过所述第三部分流入，以产生液体和空气的所述预混合物。

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