CN105705186A - 滑动柱塞-插塞以及包括这种柱塞-插塞的注射装置 - Google Patents
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Abstract
一种塞子/活塞(10),具体由弹性物形成,包括具有由前壁(13)闭合的前轴向端部的圆柱形主体(11),所述圆柱形主体(11)包括设置有至少一个密封轮廓(110)的外表面,所述前壁(13)包括设置有涂层(135)的前轴向外表面(131),有利地,所述涂层(135)是由乙烯四氟乙烯(ETFE)制成的膜,所述前壁(13)在其径向外边缘上包括密封轮廓(130),所述前壁(13)的所述前轴向外表面(131)包括径向地布置在所述前壁(13)的所述密封轮廓(130)内部的变形轮廓(133),所述变形轮廓(133)适于径向地发生形变,以便使所述塞子/活塞(10)更易于插入和/或滑动到注射器主体(1)中。
Description
本发明涉及塞子/活塞,并且涉及包括这种塞子/活塞的注射装置。
现有技术中,用于注射装置的塞子/活塞已经为大家所熟知。在驱动注射器前,塞子/活塞执行塞子的功能,从而隔离注射器主体中所容纳的流体,然后,在驱动期间,塞子转变成活塞,从而将流体从注射器主体中排出,通常通过针头将流体从注射器主体中排出。一般情况下,注射装置包括致动器构件,诸如活塞杆,该致动器构件与所述塞子/活塞协作,以便在驱动期间在注射器主体中移动塞子/活塞。因而,塞子/活塞需要确保密封,因而,塞子/活塞通常由橡胶或一些其它类似的弹性物制成。这种类型的材料的缺点涉及塞子/活塞的材料与待分配的流体之间相互作用的风险,具体是在存储状态期间,其中,这种相互作用可能会破坏所述流体。为了限制相互作用的风险,已提出用适当的涂层对塞子/活塞的前表面进行涂覆,塞子/活塞的前表面即为当存储流体以及分配流体时与流体接触的表面。因而,具体地,已提出在塞子/活塞的前表面上包括乙烯四氟乙烯(ETFE)薄膜。这种实施方式使得可限制塞子/活塞的材料与流体之间的相互作用的风险,但是,前表面上存在涂层使所述表面变硬,从而使在注射器主体中移动塞子/活塞以及装配更加困难。更确切地说,存在的前涂层降低了塞子/活塞的前表面的变形能力,因而,使得将塞子/活塞插入注射器主体中以及沿着注射器主体滑动塞子/活塞变得更加困难。因而,问题在于在一旦插入注射器主体中的塞子/活塞充分密封与不过于复杂或难以装配和驱动的过程之间找到折中方案。
另外,塞子/活塞与致动器构件之间的协作通常通过螺钉螺纹进行,螺钉螺纹设置在塞子/活塞的内表面上,且与形成于活塞杆的引导端上的对应螺纹配合,其中,致动器构件通常是活塞杆。由于用于制造塞子/活塞的模具中需要的大量的反拔模斜度以模制螺纹,该技术还使塞子/活塞的制造复杂化,具体是从模具中取出的阶段。
文献WO2006/021380、EP1180377、EP1674121、DE10006560、WO02/092312描述了现有技术装置。
本发明的目的是提供不具有所述缺陷的塞子/活塞。
具体地,本发明的目的是提供塞子/活塞,该塞子/活塞确保在存储期间以及驱动期间完全密封,并且使装配和驱动能得到简化且可靠。
本发明的另一目的是提供塞子/活塞,该塞子/活塞更简单,从而使制造和装配成本更低,具体是在模制所述塞子/活塞的过程中以及在将塞子/活塞插入注射器主体中时。
因而,本发明提供一种塞子/活塞,具体由弹性物制成。该塞子/活塞包括圆柱形主体,该圆柱形主体具有由前壁闭合的前轴向端部,所述圆柱形主体包括设置有至少一个密封轮廓的外表面,所述前壁包括设置有涂层的前轴向外表面,有利地,所述涂层是由乙烯四氟乙烯(ETFE)制成的膜。所述前壁在其径向外边缘上包括密封轮廓。所述前壁的所述前轴向外表面包括变形轮廓,该变形轮廓径向地布置在所述前壁的所述密封轮廓内部。所述变形轮廓适于径向变形,以便使所述塞子/活塞容易插入和/或滑动到注射器主体中。
有利地,所述中空圆柱形主体包括多个密封轮廓,有利地包括两个密封轮廓。
有利地,所述中空圆柱形主体的所述至少一个密封轮廓是径向突出的珠状部。
有利地,所述变形轮廓以周边槽的形状制成,该周边槽形成于所述前壁的所述前轴向外表面中,所述槽有利地为V形或U形。
有利地,所述前壁的所述密封轮廓形成于所述变形轮廓与径向外周边凹陷处之间,所述径向外周边凹陷处相对于所述前轴向外表面向后轴向地偏移。在将所述塞子/活塞插入注射器主体中和/或驱动所述塞子/活塞时,所述径向外周边凹陷处也发生变形。
有利地,所述圆柱形主体是中空的,且限定内体积,所述中空圆柱形主体具有开放的后轴向端部,该后轴向端部轴向远离所述前轴向端部,所述前轴向端部由所述前壁闭合。
有利地,所述内体积适于与注射装置的致动器构件协作。
有利地,所述中空圆柱形主体在内表面上包括螺丝螺纹,该螺丝螺纹适于在所述致动器构件的螺纹上接合。
有利地,所述螺纹是不连续的,设置在所述中空圆柱形主体的内表面上制造多个轴向槽,有利地设置4个槽,以便打断所述螺纹。
有利地,所述前轴向外表面是锥形的,且限定中央轴向尖端。
在变体中,所述前轴向外表面大体为平面,且垂直于所述塞子/活塞的中心轴线。
有利地,所述变形轮廓具有圆化的形状,使得所述前壁的所述前轴向外表面不具有任何锐角。
本发明还提供一种注射装置,该注射装置包括容纳流体的圆柱形注射主体,所述注射主体可滑动地接纳如上所述的塞子/活塞。
有利地,所述中空圆柱形主体的所述至少一个密封轮廓以及所述前壁的所述密封轮廓以密封的方式与所述注射主体的圆柱状内表面协作,所述前轴向外表面与所述流体接触。
有利地,所述密封轮廓至少部分地设置有所述涂层,从而限定位于所述注射主体的圆柱状内表面与所述涂覆的密封轮廓之间的圆柱状密封区。
本发明还提供一种用于制造如上所述的塞子/活塞的机器,该机器包括第一模具部分和第二模具部分,所述第一模具部分限定所述中空圆柱形主体的形状,并且所述第二模具部分限定所述前壁的形状。
有利地,所述第一模具部分包括芯,芯包括主体,主体延伸到限定所述内体积的轴向末段,所述轴向末段设置有外螺纹,该外螺纹由多个轴向齿条隔开,有利地由4个齿条隔开,从而限定所述塞子/活塞的轴向槽和螺纹。
通过以非限制性示例方式所给出的以下详细说明,并参考图附图,本发明的这些特征和优点以及其它特征和优点显得更加清楚。在附图中:
图1是本发明的第一有利实施方式中的塞子/活塞的示意性剖视图;
图2是与图1中的视图类似的视图,示出了已插入注射器主体中后的塞子/活塞;
图3是示出了将图1的塞子/活塞插入注射器主体中的方法的各个步骤的示意图;
图4是与图1中的视图类似的视图,示出了本发明的第二有利实施方式;
图5是第一变体实施方式中的模芯的示意性立体图;
图6是与图5中的视图类似的视图,示出了适合于制造第二变体实施方式中的塞子/活塞的模芯;
图7是用于制造图1的塞子/活塞的两个模具部分的示意性剖面图;
图8是在图7的模具部分的视角下的示意性俯视立体图;
图9和图10是对由滑入管件的、分别具有ETFE前涂层和不具有ETFE前涂层的活塞所产生的力进行对比的图表;
图11和图12是与图1和图2中的视图类似的视图,示出了具有锥形前表面的变体实施方式;以及
图13和图14是与图4中的视图类似的视图,示出了具有平面前表面的两个变体实施方式。
图1至图3示出了本发明的第一实施方式。在该第一实施方式中,由弹性物、橡胶或任何其它适当材料制成的塞子/活塞10包括中空圆柱形主体11。中空圆柱形主体包括开放的后轴向端部12以及由前壁13闭合的前轴向端部。因而,该实施方式限定了大体圆柱状的形状的塞子/活塞10,塞子/活塞10具有不通的内体积15,即,在一端打开且在另一端闭合。前壁13限定前轴向外表面131,前轴向外表面131是当塞子/活塞10装配到用于容纳流体的注射器主体1中时与该流体接触的表面。前轴向外表面131设置有涂层135,涂层135有利地是由ETFE制成的薄膜,以便尽可能地限制所述流体与所述塞子/活塞的材料之间的相互作用。还可以就施加涂层的方法以及构成所述涂层的材料这两个方面设想其它类型的适当涂层。如在图1至图3、图11和图12中的实施方式中可见,前轴向外表面131可为锥形,从而限定轴向尖端1310,但是,如图4、图13和图14所示,前轴向外表面131也可以是平面的,且大体垂直于塞子/活塞的中心轴线。
中空圆柱形主体11的外表面包括至少一个密封轮廓110,并且优选地,包括大体以径向突出的珠状部的形状制成的多个密封轮廓110。优选地,如图11和图12所示,中空圆柱形主体11的外表面包括以径向突出的珠状部的形状形成的两个密封轮廓110。前壁13还包括在其径向外边缘上形成的密封轮廓130。
在本发明中,所述前壁13的所述前轴向外表面131包括变形轮廓133,该变形轮廓133适于变形,以便使塞子/活塞10更容易插入注射器主体1中。变形轮廓径向布置在所述密封轮廓130内,即,变形轮廓133未布置在所述前壁13的径向外边缘处。有利地,变形轮廓133以形成于所述前轴向外表面131中的周边槽的形状形成。在图1所示的实施方式中,在变形前,该周边槽大体呈U形,但该槽明显还可呈其它一些形状,例如V形、W形,或者是在插入塞子/活塞时使得前壁13能够径向变形的任何其它适当形状。
有利地,所述变形轮廓133具有圆化的形状,即,变形轮廓133不在所述前壁13的所述前轴向外表面131中限定锐角。这是因为这种锐角不仅在模制塞子/活塞时而且在使用中都可能在涂层135中产生薄弱区,在模制塞子/活塞期间,该锐角可能产生被扯掉的部分,在使用期间,涂层135会在所述锐角处破裂或撕裂,例如,当将塞子/活塞放置在注射器中的适当位置的同时挤压塞子/活塞时,会伴随有所述涂层不连续的风险。
有利地,如图11和图12中更清楚地所示,所述涂层135不仅在所述前轴向外表面131之上延伸,还在所述密封轮廓130的外部圆柱状表面的至少一部分之上延伸。有利地,涂层135一直延伸,直到其达到所述密封轮廓130的肩部139。这使得可确保在注射器主体1的内部与塞子/活塞10的所述密封轮廓130的涂覆部分之间存在第一圆柱状密封区。具体地,这增强了注射器中施加有高压时的密封。具体地,位于注射器主体1与塞子/活塞10的涂覆区之间的圆柱状接触区确保涂层135中不存在微小的褶皱,从而使得可在塞子/活塞的涂层135与注射器主体1之间具有恒定接触的密封区。
图2示出了已插入注射器主体1中后的塞子/活塞10。应观察到的是,变形轮廓133径向变形,并且这使得前壁13的密封轮廓130能够更容易在注射器主体1内部穿透。
图3示出了插入过程的各个步骤。在图3的底部,可见塞子/活塞10布置在插入锥体2的外部,其中,变形轮廓未变形。然后,在箭头A的方向上将塞子/活塞10逐渐插入所述插入锥体2内,并且随着塞子/活塞10在所述插入锥体内前进,塞子/活塞10的前壁13径向变形,直到前壁13达到最大变形,通过该最大形变,可容易地将塞子/活塞10插入注射器主体1内,如在图3的顶部处所示。在将所述塞子/活塞10插入注射器主体1中后,各个密封轮廓,即前壁13的密封轮廓130以及中空圆柱形主体11的密封轮廓110可稍微松弛,同时抵靠注射器主体1的圆柱状壁保持充分受限,以便保证完全密封。
在前壁13的前轴向外表面131中存在的变形轮廓133使插入更容易。具体地,存在涂层135使材料变硬,因而,通常使塞子/活塞10更难以插入。图8和图9表明了在活塞的前轴向外表面131上存在ETFE涂层大幅增大了在插入管件2中移动所述活塞所必需的力。因而,观察到约30%至40%的范围内的、在激发力和滑动力方面的增大对具有膜的活塞不利。因而,激发力从不具有涂层的情况下的约6牛顿(N)转到用于具有涂层的活塞的约8N,并且滑动力从约4N转到约5.5N。因而,设置的变形轮廓使得可对ETFE涂层相关的摩擦力方面的增加进行补偿,从而可确保按照以上所述以更可靠且更安全的方式插入涂覆的塞子/活塞。另外,在具有涂层的、活塞的前壁13的前轴向外表面131中存在变形轮廓133使得可具有与没有涂层的活塞的行为一致的行为,具体地,关于驱动期间施加至活塞的激发力和滑动力。
有利地,如在图1、图4以及图11至图14中可见,前壁13的密封轮廓130形成于前轴向外表面131的所述变形轮廓133与径向外周边凹陷处137之间。径向外周边凹陷处137相对于所述前轴向外表面131向后部轴向地偏移,并且在图2和图12中应观察到的是,在将塞子/活塞插入注射器主体1中期间以及随后,径向外周边凹陷处137也发生形变,具体地,径向地发生形变。该实施方式还促进插入和驱动的过程,同时在确保插入后完全密封。具体地,前壁的所述密封轮廓130由变形轮廓133和径向外周边凹陷处137二者径向向外推动,并因而抵靠注射器主体1,其中,变形轮廓133已发生弹性形变,径向外周边凹陷处137也已发生弹性形变。
塞子/活塞10的内体积15可包括螺纹115。有利地,螺纹115并不连续。如下所述,该实施方式促进模制塞子/活塞的过程。有利地,设置多个轴向槽116,有利地设置4个槽,以便使所述螺纹115间断。参见图6,图6示出了模具的芯,该模具的芯使得可限定图1的塞子/活塞10的中空圆柱形主体11。应观察到的是,芯200的末段211设置有通过4个轴向槽216间断或分离的外螺纹215。因而,与螺纹215是连续的、图5的芯200相比,图6的芯使得可形成图1的间断螺纹。具体地,间断螺纹通过减小后反拔模斜度使得更易于从模具中取出塞子/活塞。
当然,必要时,图4和图13中具有具备平面的且垂直于中心轴线的前表面的、塞子/活塞10的实施方式也可形成为具有这种不连续的螺纹。
图14示出了塞子10,塞子10具有平面的且垂直于中心轴线的前表面,且不具有螺纹。
图7示出了用于制造图1的塞子/活塞的机器,该机器具有:第一模具部分201,即图7中的底部部分;以及第二模具部分202,即顶部部分。如图6所示,第一模具部分201用于形成中空圆柱形主体11,并且,包括用于该目的的芯200。芯200包括延伸到轴向末段211的主体210,轴向末段211限定所述内体积15,因而,轴向末段211包括通过4个轴向齿条216分离的、上述不连续的外螺纹215。图8是所述第一模具部分201的俯视立体图,该立体图示出了第一模具部分201内部的芯200。
当然,可设置任何数量的轴向齿条216。如果想要这样,图5的芯可以与图1的锥形塞子/活塞一起使用,从而使得可在内体积15中形成连续螺纹。
在已知的方式中,本发明的活塞还可用硅油完全涂覆,以便增强活塞的滑动,具体是在将活塞插入注射器中时。在变体中,当想要省略硅油时,可替代地同样在整个活塞之上设置聚对二甲苯涂层。在该配置中,可对活塞的前表面上的ETFE膜进行处理,以便为聚对二甲苯提供吸引力。
虽然上文参照不同实施方式对本发明进行了描述,但是,本发明当然不受那些实施方式限制,并且相反,任何有益的修改都可由本领域技术人员应用至本发明而不超出如所附权利要求限定的本发明的范围。
Claims (17)
1.一种塞子/活塞(10),具体由弹性物制成,包括圆柱形主体(11),所述圆柱形主体(11)具有前轴向端部,所述前轴向端部由前壁(13)闭合,所述圆柱形主体(11)包括外表面,所述外表面设置有至少一个密封轮廓(110),所述前壁(13)包括前轴向外表面(131),所述前轴向外表面(131)设置有涂层(135),有利地,所述涂层(135)是由乙烯四氟乙烯(ETFE)制成的膜,所述前壁(13)包括位于所述前壁(13)的径向外边缘上的密封轮廓(130),所述塞子/活塞的特征在于,所述前壁(13)的所述前轴向外表面(131)包括变形轮廓(133),所述变形轮廓(133)径向地布置在所述前壁(13)的所述密封轮廓(130)内,所述变形轮廓(133)适于径向地形变,以使得更易于将所述塞子/活塞(10)插入和/或滑动到注射器主体(1)内。
2.根据权利要求1所述的塞子/活塞,其中,所述中空圆柱形主体(11)包括多个密封轮廓(110),有利地包括两个所述密封轮廓(110)。
3.根据权利要求2所述的塞子/活塞,其中所述中空圆柱形主体(11)的所述至少一个密封轮廓(110)是径向突出的珠状部。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的塞子/活塞,其中,所述变形轮廓(133)以周边槽的形状形成,所述周边槽形成于所述前壁(13)的所述前轴向外表面(131)中,所述周边槽有利地为V形或U形。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的塞子/活塞,其中,所述前壁(13)的所述密封轮廓(130)形成于所述变形轮廓(133)与径向外周边凹陷处(137)之间,所述径向外周边凹陷处(137)相对于所述前轴向外表面(131)向后轴向偏移,在将所述塞子/活塞(10)插入注射器主体(1)中和/或当对所述塞子/活塞(10)致动时,所述径向外周边凹陷处(137)也发生形变。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的塞子/活塞,其中,所述圆柱形主体(11)是中空的,并且限定内体积(15),所述中空圆柱形主体(11)具有开放的后轴向端部(12),所述后轴向端部(12)轴向远离由所述前壁(13)闭合的所述前轴向端部。
7.根据权利要求6所述的塞子/活塞,其中,所述内体积(15)与注射装置的致动器构件协作。
8.根据权利要求7所述的塞子/活塞,其中,在所述塞子/活塞的内表面上,所述中空圆柱形主体(11)包括螺钉螺纹(115),所述螺钉螺纹(115)适于接合在所述致动器构件的螺纹上。
9.根据权利要求8所述的塞子/活塞,其中,所述螺纹(115)是不连续的,设置多个轴向槽(116),有利地设置4个轴向槽(116),所述轴向槽(116)在所述中空圆柱形主体(11)的内表面中制成,以使所述螺纹(115)中断。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的塞子/活塞,其中,所述前轴向外表面(131)是锥形的,且限定中央轴向尖端(1310)。
11.根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的塞子/活塞,其中,所述前轴向外表面(131)大体是平面,且垂直于所述塞子/活塞(10)的中心轴线。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的塞子/活塞,其中,所述变形轮廓(133)具有圆化的形状,以使得所述前壁(13)的所述前轴向外表面(131)不具有任何锐角。
13.一种注射装置,包括容纳流体的柱状注射器主体(1),所述注射装置的特征在于,所述注射器主体(1)能够滑动地接纳根据前述权利要求中的任一项所述的塞子/活塞(10)。
14.根据权利要求13所述的装置,其中,所述中空圆柱形主体(11)的所述至少一个密封轮廓(110)以及所述前壁(13)的所述密封轮廓(130)以密封的方式与所述注射器主体(1)的柱状内表面协作,所述前轴向外表面(131)与所述流体接触。
15.根据权利要求14所述的装置,其中,所述密封轮廓(130)至少部分地设置有所述涂层(135),从而限定位于所述注射器主体(1)的柱状内表面与所述涂覆的密封轮廓(130)之间的柱状密封区。
16.一种用于制造根据权利要求1至权利要求12中的任一项所述的塞子/活塞(10)的机器,其特征在于,所述机器包括第一模具部分(201)和第二模具部分(202),所述第一模具部分(201)限定所述中空圆柱形主体(11)的形状,以及所述第二模具部分(202)限定所述前壁(13)的形状。
17.根据权利要求16所述的机器,其中,所述第一模具部分(201)包括芯(200),所述芯(200)包括主体(210),所述主体(210)延伸至限定所述内体积(15)的轴向末段(211),所述轴向末段(211)设置有外螺纹(215),所述外螺纹(215)由多个轴向齿条(216)隔开,有利地由4个所述轴向齿条(216)隔开,从而限定所述塞子/活塞(10)的螺纹(115)和轴向槽(116)。
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