CN104229322A - 液体分配注射器和减少活塞弹跳的方法 - Google Patents

Abstract

一种液体分配注射器和用于减少活塞弹跳的方法，包括筒和活塞。所述活塞限定具有内表面的内部储存器。所述活塞被布置在所述内部储存器中，并且具有近端，和被构造成在加压气体的影响下膨胀的弹性部分。周向延伸的第一刮擦密封件被设置在所述活塞上。所述第一刮擦密封件相对所述内表面液体密封。周向延伸的第二刮擦密封件与所述弹性部分上的所述第一刮擦密封件接近地设置在活塞上。因此，所述膨胀弹性部分迫使所述第二刮擦密封件相对所述内表面流体密封，用于抑制加压气体向远端流动超过所述第二刮擦密封件，以便减少活塞弹跳。

Description

液体分配注射器和减少活塞弹跳的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年6月14日提交的美国临时专利申请序列号61/835,226(待决)和2013年8月26日提交的美国临时专利申请序列号61/869,929(待决)的权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

技术领域

本发明主要涉及分配液体材料的领域，并且更具体地涉及一种用于分配液体材料的注射器。

背景技术

在工业中使用各种类型的分配器，以在装配过程期间，将液体，诸如粘合剂、敷形涂覆、焊膏、助焊剂或其它类似材料，布置到衬底上。一种液体分配器是注射器式分配器，其具有分配器本体，该分配器本体限定用于保持将被分配的液体材料供应的筒储存器。分配器尖端联接至注射器的一端，并且与储存器流体连通。被布置在储存器中的活塞可在其中移动，以对储存器中的液体加压，并且由此从分配尖端分配少量液体，并且将液体分配到衬底上。

许多工业应用要求以非常精确的体积，并且在精确的位置处分配液体。为了该目的，液体分配器包括致动器，该致动器用于以可控和可预测的方式使活塞在储存器内移动。例如，本领域已知气动致动器，其使用压缩气体，诸如空气，压缩空气被施加至活塞，从而移动活塞，并且从分配器分配液体。本领域技术人员应明白，可使用其它类型的致动器，诸如线性致动器，以控制活塞在储存器内的运动。在不需要精确分配的其它应用中，活塞可通过手动过程移动。

气动致动器常常容易发生被称为“活塞弹跳”的现象。活塞弹跳通常涉及在活塞和液体之间的截留气体积聚。因而，当活塞由压缩气体致动时，在接触分配器内的液体之前，活塞有力地在截留气体上“弹跳”。活塞弹跳的效果降低液体分配器的性能，并且影响范围可能从被分配液体中的微小不一致到液体分配器中的液体的通过(tunneling)，其可能要求处理剩余液体。

改进这种液体分配器的性能的传统解决方案通常尝试以液体废物平衡活塞弹跳。特别地，活塞可包括或至少部分限定通道，诸如通风孔、微通风孔、流动通道或更大间隙，从而将截留气体从液体引导到超过活塞，并且进入周围环境。虽然在减少活塞弹跳时相对有效，但是这些通道也趋向于释放液体，这继而产生明显浪费。

存在一种对有效分配液体，同时解决诸如上述那些问题的液体分配注射器和减少活塞弹跳方法的需求。

发明内容

用于减少活塞弹跳的液体分配注射器的示例性实施例包括活塞，活塞被可滑动地布置在筒的内部储存器内。筒也包括第一端和第二端，并且内部储存器具有内表面。活塞具有远端、近端和弹性部分。近端被构造成接收加压气体，并且将活塞朝向筒的第一端移动。因此，移动活塞使内部储存器的靠近筒的第一端的体积减小，并且排出其中所含的液体。弹性部分被构造成在加压气体的影响下膨胀。此外，液体分配注射器包括第一和第二周向延伸的刮擦密封件。第一刮擦密封件被设置在活塞上在远端和近端之间，并且接合内表面，使得第一刮擦密封件相对内表面液体密封。因此，第一刮擦密封件抑制内部储存器中的液体向近端流动，超过第一刮擦密封件。第二刮擦密封件与第一刮擦密封件接近地设置在活塞的弹性部分上，使得膨胀的弹性部分迫使第二刮擦密封件相对内表面流体密封。因此，第二刮擦密封件抑制加压空气向远端流动，超过第二刮擦密封件，以便减少活塞弹跳。

根据另一示例性实施例，一种用于减少筒内的活塞弹跳的活塞包括本体，该本体被构造成被可滑动地设置在筒内。本体包括远端、近端和弹性部分。近端被构造成接收加压气体，使得本体朝向第一端移动，以便减小内部储存器的体积。弹性部分被构造成在加压气体的影响下膨胀。活塞也包括被设置在本体上的周向延伸的第一和第二刮擦密封件。第一刮擦密封件被构造成相对内表面液体密封。因此，第一刮擦密封件抑制内部储存器中的液体向近端流动，超过第一刮擦密封件。第二刮擦密封件与第一刮擦密封件接近地设置在本体的弹性部分上。本体的膨胀弹性部分被构造成迫使第二刮擦密封件相对内表面流体密封。因此，第二刮擦密封件抑制加压空气向远端流动，超过第二刮擦密封件，以便减少活塞弹跳。

一种减少活塞在分配注射器的内部储存器内的活塞弹跳的方法包括使第一刮擦密封件接合内部储存器的内表面，使得第一刮擦密封件相对内表面液体密封。该方法还包括将加压气体施加至活塞的弹性部分，以使弹性部分膨胀，并且迫使第二刮擦密封件相对内部储存器的内表面流体密封。因此，第二刮擦密封件抑制加压气体向远端移动，超过第二刮擦密封件，以减少活塞弹跳。

通过结合附图，回顾下文图示性实施例的详细说明，应明白本发明的各种另外目标、优点和特征。

附图说明

被包含在本说明书中，并且组成本说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与上文给出的本发明的大致说明，以及下文给出的详细说明一起，解释本发明。

图1是示例性分配注射器的透视图。

图2是图1的分配注射器的分解透视图。

图3A是图示被插入注射器筒内之前的活塞的横截面图。

图3B是类似于图3A的放大横截面图。

图3C是图示相对注射器筒内的液体安装活塞的放大横截面图。

图3D是图示与加压气体一起使用的活塞和注射器筒的放大横截面图。

具体实施方式

参考图1和图2，示例性液体分配注射器10包括大致细长的注射器筒12，该注射器筒具有用于从其中分配液体材料的第一端14，和相对第一端14的第二端16。筒12限定内部储存器18(参见图3A)，以容纳将从第一端14分配的液体材料。具有本体21的活塞20被可滑动地布置在内部储存器18中，并且在其中的第一和第二端14、16之间可滑动地移动，从而随着活塞20在朝向第一端14的方向中移动时，从第一端14分配液体材料。分配尖端22被可移除地联接至筒12的第一端14，从而与内部储存器18连通，以便可从分配尖端22的出口24分配液体材料。根据示例性实施例，筒12的尺寸被设计为以容纳55cc的液体。然而，应明白，注射器筒12可为任何尺寸，以容纳期望的液体体积。此外，更大的注射器筒也可被称为“管”或“管筒”。在这一点上，术语“注射器”和“管”不旨在将本发明限制为任何具体的体积或筒。

筒12的第一端14包括第一连接器26，第一连接器26适合接收被设置在分配尖端22上的相应第二连接器28，以便分配尖端22可被联接至筒12的第一端14。筒12的第二端16包括开口30(参见图3A)，并且具有径向向外延伸的凸缘32。一对相反布置的插片或凸耳34、36在相反方向中从凸缘32径向向外延伸，从而促进固定适配器38，适配器38用于将注射器10联接至致动器，诸如加压气体39源。在受让给本发明受让人的，2007年6月12日提交的共同待决美国专利申请No.11/761,678中，另外详细地描述了筒12、分配尖端22、第一连接器26、适配器38和活塞20部分，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

活塞20的示例性实施例包括远端40，远端40被构造成迫使液体材料42(参见图3B)流经筒12的第一端14，并且进入分配尖端22。活塞20的远端40匹配筒12的第一端14，从而迫使液体材料42进入分配尖端22。活塞20的近、相反端44暴露于加压气体39，由此，在从筒12的第二端16朝向筒12的第一端14的方向中致动活塞20。例如，加压气体39可能是典型的车间或制造装置中提供的加压气体。

如图3A中所示，至少一个第一圆周刮擦密封件48从活塞20径向向外延伸，从而接合筒12的内表面50，并且相对内表面50密封第一刮擦密封件48。第一刮擦密封件48被设置在活塞20上的远端和近端40、44之间。在示例性实施例中，第一刮擦密封件48为凸缘或裙部的形式，其具有绕活塞20的本体21周向延伸的第一唇部52。另外，第二刮擦密封件54被设置在活塞20上的近端44处，并且成型为大致与第一刮擦密封件48相同，具有第二唇部56，以接合筒12的内表面50。关于使用的术语“远”和“近”，应明白，这种方向和/或位置旨在描述纵向沿分配注射器10的示例性实施例的相反位置。这些术语或任何其它空间参考都不旨在将本发明限于本文所述的任何示例性实施例。

参考图3A和图3B，内部储存器18的内表面50大致为圆柱形，并且具有内径d_i。另外，在所示的处于内部储存器18外部的放松状态下，第一和第二唇部52、56每个都具有各自的第一和的第二外径d₁、d₂。根据示例性实施例，在被插入内部储存器18之前，第一和第二直径d₁、d₂每个都大于内径d_i。因此，如箭头60所示，当活塞20插入内部储存器18中时，第一和第二唇部52、56具有与内表面50的过盈配合。此外，第二直径d₂至少与第一直径d₁一样大。根据示例性实施例，如放松状态中所示的，第二直径d₂大于第一直径d₁。

此外，第一刮擦密封件48被设置在活塞20的大致刚性部分62上，并且第二刮擦密封件54被设置在活塞20的弹性部分64上。大致刚性部分62保持第一刮擦密封件48具有大致恒定的形状和尺寸，与是否在活塞20的本体21内施加压力无关。相反，弹性部分64在被施加在本体21内的压力影响下弹性变形，并且作用在第二刮擦密封件54上。如本文所述的，术语“弹性”大致意思是，活塞20的弹性部分64是柔性的，以便弹性部分64在力的影响下膨胀，然后在移除力或者是力减小时收缩。另外，活塞20的弹性部分64比刚性部分62柔性更大。活塞20的构造材料不需要是本身具有明显弹性的材料，而是可能为本情况下形成的柔性材料，以便导致活塞20具有一个或更多相对刚性的部分，和或相对更柔性、弹性部分。

根据示例性实施例，大致刚性和弹性部分62、64由相同材料，诸如低密度聚乙烯形成单一构造。因而，通过改变活塞20的尺寸产生弹性部分64，以便弹性部分64比大致刚性部分62更有弹性。如图3B中更清晰示出的，活塞20的壁66从第一刮擦密封件48的近端朝向第二刮擦密封件54渐缩，以形成弹性部分64。由于壁66比大致刚性部分62薄，所以壁66比大致刚性部分62更有弹性。然而，应明白，可单独或组合使用其它形状或各种材料，以形成大致刚性和弹性部分62、64。例如，活塞20可由关于弹性具有不同材料特性的两种或更多材料形成。在任何情况下，第一刮擦密封件48都被构造成抑制液体材料42朝近端传送超过第一刮擦密封件48，同时，第二刮擦密封件54被构造成抑制加压气体39朝远端传送超过第二刮擦密封件54。换句话说，当活塞20的近端44接收加压气体39时，第一刮擦密封件48相对内表面50液体密封，并且第二刮擦密封件54相对内表面50流体密封。

在使用时，图3C示出如箭头68所示的，活塞20被插入内部储存器18，并且相对液体材料42，不影响加压气体39。如箭头70所示的，截留气体，诸如液体材料42和活塞20之间的空气，可流经第一和第二刮擦密封件48、54中的每一个，并且排出内部储存器18。根据示例性实施例，第一刮擦密封件48或第二刮擦密封件54都不包括用于促进截留气体70从内部容器18流出的通道，诸如通风孔、微通风孔、流动通道或更大间隙。相反，随着在内部储存器18中含有液体材料42的体积减小，截留气体70趋向于穿过第一和第二刮擦密封件48、54喷出。作为替换方式，第一刮擦密封件48可包括通道(未示出)，诸如通风孔、微通风孔、流动通道或更大间隙，其结合弹性部分64，以促进截留气体70流出。通道(未示出)用于截留气体70的流动，但是一旦移除了截留气体70，通常就充满液体材料42，从而动态地将液体材料42在密封内部储存器18中。在任何情况下，一旦大致从活塞20和液体材料42之间移除截留气体70，活塞20的远端40就抵靠液体材料42，并且第一刮擦密封件48将液体材料42密封在筒12中。

图3D示出加压气体39沿筒12朝远端移动，直到被活塞20的近端44接收。继而，加压气体39以两种不同的方式作用在活塞20上。首先，加压气体39迫使远端40抵靠液体材料42，以将液体材料42从分配注射器10排出。其次，被施加至弹性部分64的加压气体39使弹性部分64膨胀，从而迫使第二刮擦密封件54抵靠内表面50。根据示例性实施例，第二刮擦密封件54压紧在内表面50上。然后，第二刮擦密封件54向远端膨胀，从而使内表面50与更大压力和更大表面积接触，从而相对加压气体39流体密封。当然，一旦加压气体39源停止将加压气体39输送至弹性部分64，弹性部分64就收缩，并且如图3C中所示，第二刮擦密封件54使内表面50接触较小压力和较小表面积。在这一点上，第二刮擦密封件54提供的密封类型可取决于加压气体39的施加而变化。特别地，第二刮擦密封件54允许截留气体70在安装期间传送，但是在排出液体材料42时，相对加压气体39流体密封。

作为替换方式和根据另一示例性实施例，弹性部分64可以更大的压力迫使第二刮擦密封件54抵靠内表面50，但是不以更大表面积接触内表面50。例如，如图3中所示，弹性部分64可通过加压气体39变形；然而，第二刮擦密封件54可被简单地推动到内壁50中，不向远端膨胀。因而，第二刮擦密封件的可替换实施例可大致为刚性的，并且仅以更大压力相对加压气体39流体密封。

在任何情况下，第二刮擦密封件54抑制加压气体39作为截留气体70容易传送超过第一刮擦密封件48并且在活塞20和液体材料42之间传送。因而，随着活塞20穿过内部储存器18移动，远端40被保持抵靠液体材料42。此外，第二刮擦密封件54的示例性实施例不包括沿活塞20将截留气体70释放至周围环境的任何通道。毕竟，活塞20的弹性部分64上的流体密封的第二刮擦密封件54抑制了截留气体70的积聚，否则，截留气体积聚可能导致活塞20在使用期间在截留气体70上弹跳。

虽然已经通过其一个或更多实施例的说明图示了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是它们不旨在以任何方式将附加权利的范围限于这些细节。可单独或组合使用本文示出和描述的各种特征。本领域技术人员应易于明白另外特征和变型。因此，本发明的更广方面不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法以及图示实例。因此，在不偏离总发明构思的范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (20)

1.一种分配注射器，所述分配注射器用于和加压气体一起使用，包括：

筒，所述筒包括第一端和第二端，并且限定具有内表面的内部储存器；

活塞，所述活塞被可滑动地布置在所述内部储存器内，所述活塞具有远端、近端和弹性部分，所述近端被构造成接收所述加压气体并且使所述活塞朝向所述第一端移动以便减小所述内部储存器的、靠近所述筒的第一端的体积并且排出其中所含的液体，所述弹性部分被构造成在所述加压气体的影响下膨胀；

周向延伸的第一刮擦密封件，所述第一刮擦密封件被定位在所述活塞上在所述远端和所述近端之间，所述第一刮擦密封件接合所述内表面，使得所述第一刮擦密封件相对所述内表面液体密封并且抑制所述内部储存器内的液体向近端流动超过所述第一刮擦密封件；和

周向延伸的第二刮擦密封件，所述第二刮擦密封件从所述第一刮擦密封件朝向近端地定位在所述活塞的弹性部分上，使得膨胀的弹性部分迫使所述第二刮擦密封件相对所述内表面流体密封，用于抑制加压气体向远端流动超过所述第二刮擦密封件以便减少活塞弹跳。

2.根据权利要求1所述的分配注射器，其中所述内部储存器具有内径，并且所述第一刮擦密封件和第二刮擦密封件分别具有松弛状态下的第一直径和第二直径，所述第一直径和所述第二直径大于所述内径，并且所述第二刮擦密封件的第二直径与所述第一刮擦密封件的第一直径至少相同尺寸。

3.根据权利要求1所述的分配注射器，其中所述活塞还包括：

大致刚性部分，所述第一刮擦密封件定位在所述大致刚性部分上。

4.根据权利要求3所述的分配注射器，其中所述弹性部分还包括壁，并且所述壁大致比所述大致刚性部分薄，使得所述壁比所述大致刚性部分更有弹性。

5.根据权利要求4所述的分配注射器，其中所述活塞的弹性部分和大致刚性部分由相同材料形成。

6.根据权利要求4所述的分配注射器，其中所述壁朝向所述活塞的近端渐缩。

7.根据权利要求3所述的分配注射器，其中所述弹性部分由弹性材料形成，并且所述大致刚性部分由不同的大致刚性材料形成。

8.根据权利要求1所述的分配注射器，还包括：

具有径向向外张开的裙部的所述第一刮擦密封件，所述第一刮擦密封件的裙部具有第一唇部，所述第一唇部限定面向所述活塞的第一端的敞开端；

具有径向向外张开的裙部的所述第二刮擦密封件，所述第二刮擦密封件的裙部具有第二唇部，所述第二唇部限定面向所述活塞的第二端的敞开端。

9.一种活塞，所述活塞用于和分配注射器与加压气体一起使用，所述分配注射器具有筒，所述筒带有第一端和第二端并且限定具有内表面的内部储存器，所述活塞包括：

本体，所述本体构造成可滑动地定位在所述筒的内部储存器内，所述本体具有远端、近端和弹性部分，所述近端被构造成接收所述加压气体，使得所述本体朝向所述第一端移动，以便减小所述内部储存器的、靠近所述筒的第一端的体积并且排出其中所含的液体，所述弹性部分被构造成在所述加压气体的影响下膨胀；

周向延伸的第一刮擦密封件，所述第一刮擦密封件被定位在所述本体上在所述远端和所述近端之间，所述第一刮擦密封件构造成相对所述内表面液体密封并且抑制所述内部储存器内的液体向近端流动超过所述第一刮擦密封件；和

周向延伸的第二刮擦密封件，所述第二刮擦密封件从所述第一刮擦密封件向近端地定位在所述本体的弹性部分上，膨胀的部分被构造成迫使所述第二刮擦密封件相对所述内表面流体密封，用于抑制加压空气向远端流动超过所述第二刮擦密封件以便减少活塞弹跳。

10.根据权利要求9所述的活塞，其中所述内部储存器具有内径，并且所述第一刮擦密封件和第二刮擦密封件分别具有松弛状态下的第一直径和第二直径，所述第一直径和所述第二直径被构造成与所述内径过盈配合，并且所述第二刮擦密封件的第二直径与所述第一刮擦密封件的第一直径至少相同尺寸。

11.根据权利要求9所述的活塞，其中所述本体还包括：

大致刚性部分，所述第一刮擦密封件被定位在所述大致刚性部分上。

12.根据权利要求11所述的活塞，其中所述弹性部分还包括壁，并且所述壁大致比所述大致刚性部分薄，使得所述壁比所述大致刚性部分更有弹性。

13.根据权利要求12所述的活塞，其中所述本体的弹性部分和大致刚性部分由相同材料形成。

14.根据权利要求12所述的活塞，其中所述壁朝向所述本体的近端渐缩。

15.根据权利要求11所述的活塞，其中所述弹性部分由弹性材料形成，并且所述大致刚性部分由不同的大致刚性材料形成。

16.根据权利要求9所述的活塞，还包括：

具有径向向外张开的裙部的所述第一刮擦密封件，所述第一刮擦密封件的裙部具有第一唇部，所述第一唇部限定面向所述本体的第一端的敞开端；

具有径向向外张开的裙部的所述第二刮擦密封件，所述第二刮擦密封件的裙部具有第二唇部，所述第二唇部限定面向所述本体的第二端的敞开端。

17.一种减少活塞在分配注射器的内部储存器内的活塞弹跳的方法，所述活塞具有周向延伸的第一刮擦密封件和周向延伸的第二刮擦密封件，所述方法包括：

使所述第一刮擦密封件接合所述内部储存器的内表面，使得所述第一刮擦密封件相对所述内表面液体密封；

向所述活塞的弹性部分施加加压气体以使所述弹性部分膨胀并且迫使所述第二刮擦密封件相对所述内部储存器的内表面流体密封，用于抑制加压气体向远端移动超过所述第二刮擦密封件并且减少活塞弹跳。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

随着所述活塞朝向所述分配注射器的第一端移动通过所述内部储存器，保持所述活塞的远端抵靠被容纳在所述内部储存器的体积内的液体。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括：

停止向所述弹性部分施加加压气体以使膨胀的弹性部分收缩，使得所述弹性部分不迫使所述第二刮擦密封件相对所述内表面流体密封。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

将来自所述内部储存器的截留气体向近端传送超过所述第二刮擦密封件。