CN1076990C - 具有起动结构的分配泵和从泵室中排出空气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预压泵，该泵具有一个用来排出截留在泵室中的空气从而有助于起动该泵的结构。该泵使用了能形成尺寸非常小的跨越泵活塞上的两个密封的间隙的结构，该小尺寸间隙允许被残留的空气通过，但是由于泵室中液体粘度的存在而不允许液体通过系活塞密封。限定该泵体壁的内圆周的一根弦的平面可以用来形成适当的间隙。此外形成该内圆周的型芯可以用光化学方法进行腐蚀，以提供一个具有能形成该适当间隙的表面粗糙度的粗糙表面。

Description

具有起动结构的分配泵和从泵室中排出空气的方法

本发明涉及一种预压泵，该泵具有一个用来排出截留在泵室中的空气从而有助于起动该泵的结构。更详细地说，本发明涉及一种预压泵，该泵使用了能形成尺寸非常小的可以越过泵活塞上的两个密封的间隙的结构，该小尺寸间隙允许被截留的空气通过，但是由于泵室中液体粘度的存在而不允许液体通过泵活塞上的密封。

许多不同的专利中介绍了具有用来从泵室中排出空气从而有助于起动该泵的结构的预压泵。例如美国专利3746260；3774849；4051983；4144987；4317531；4365729；4437588；4530499；5064105和欧洲专利0346167中都示出了采用凸起和凹槽形式的机械结构，这些结构围绕泵活塞的单个密封或阀密封形成一个通道，从而为液体由泵室排出形成一个通道。

在预压泵中使用现有技术的起动结构特征遇到了不少困难。例如，通过入口阀把泵室中的空气和/或液体排出的起动结构，如同例如美国专利4051983；4144987；和4437588中的情况，可能造成空气剩留在入口阀下面的汲取管中。这种结构布置的结果是可能会引起剂量大小的不希望有的变化，因为泵室中不是由液体而是由液体/空气混合物所充满。此外，通过泵活塞把泵室中的空气和/或液体排出的起动结构，如同例如美国专利3774849；4317531；4365729；4530449；5064105和欧洲专利0347167的情况，将会在该泵活塞的下部密封的区域之上留下剩余物，这种剩余物可能妨碍泵的操作。此外，这些围绕泵活塞的起动结构常常要求把排气孔设置在上部和下部泵活塞密封之间的泵室侧壁上。该排气孔可能模压比较困难并且可能妨碍泵活塞的运动范围或设计。

现有技术的起动结构与活塞和泵体直径相比，通常具有较大的尺寸，使得单个凹槽或凸起就可以提供足够大的通过面积来从泵中排出压缩空气。这种大尺寸的起动结构可能会引起该被跨越的密封产生不合要求的大的偏转变形，从而导致该密封最靠近该凸或凹槽的部分发生擦伤或疲劳。因此可能使该泵的寿命缩短或在一个长期连续工作期间的工作效能降低。

本发明的一个目的是为预压泵提供一种能消除现有技术起动结构中的许多问题的起动结构。在本发明中，起动是通过提供一对起动结构来完成的，一个起动结构可用来跨越泵活塞的每个上部和下部密封。该起动结构构成得应能围绕该泵活塞密封形成许多尺寸非常小的间隙或通道。因此空气可以从这些通道中通过，而液体则将由于该液体的粘度和表面张力特性而受到阻止不能从这些通道通过。

本发明的起动结构可以通过几种不同的方式形成。在一个实施例中，该起动结构是通过围绕泵室壁的内周围上的一系列平面形成的，该壁上形成的平面具有一个限定泵室壁的内圆周的一根弦的表面，紧靠该沿轴最向内的平面有用来帮助空气通过泵活塞下部密封的凹槽。本发明的起动结构还可以通过在泵室的内壁上制出的粗糙表面而形成。该表面是由经过光化学腐蚀的一个用来模压该泵体的型芯制成的。该实施例还可以包括用来帮助空气通过泵活塞下部密封的凹槽。这些起动结构可以互相联合在一起使用，也可以和其他起动结构联合使用。在两个实施例中，围绕每个泵活塞密封都形成了供空气通过的许多个间隙。这些小尺寸间隙可以允许空气，但却有阻止或降低液体通过各个间隙的能力，因为液体都具有其一定的粘度和表面张力。

图1示出了包括本发明的起动结构的本发明的泵的侧剖视装配图；

图2示出了与本发明的起动结构的第一实施例互相配合的本发明的泵活塞密封的侧剖视细部图；

图3示出了与本发明的起动结构的第一实施例互相配合的泵活塞密封的顶剖视细部图；

图4示出了本发明第一实施例的下部起动结构的透视图；

图5示出了本发明第二实施例的起动结构的透视图。

图1示出了包括本发明的起动结构的泵的第一实施例。该泵一般来说属于在美国专利No.5277559中所示出和说明的这种类型的泵。该泵包括泵体1，泵活塞2在该泵体中滑动。泵活塞2包括一个通向雾化啧嘴4的出口通道3。雾化喷嘴4装在一个致动组件5中。泵体1可以通过一个安装帽6装在一个容器或罐(未示出)上，该安装帽包括一个适当的密封装置7。供空气从该泵中排出和进入该容器的通道11在泵活塞2和安装帽6的壁12之间形成。

装在泵体1内的是阀杆8。阀杆8包括一个座落在泵活塞2的阀座表面10上的上端和一个下端部分。弹簧22对阀杆8施加偏压使它沿轴向向外与阀座10相啮合。阀杆8的结构应能使得当入口阀被关闭后，在泵室32内有一个沿轴向向外的端面净表面积，从而使得出口阀8、10只有在泵室32内产生有足够的压力时才能打开。一个滑动的入口密封件25打开或关闭通向泵体1内的泵室32的入口，从而在泵活塞2的上行程期间可使液体充满该泵室，而在泵活塞2的下行程期间则将通向泵室32的入口关闭。

如图1所示，在泵活塞2沿轴向的最内端，起动结构40，41(详见图2-5)围绕泵活塞2的上部密封30和下部密封31产生间隙或通道，从而使压缩空气通过箭头A所示的路径的通道11从泵室32中排出。如下文中所说明的，通过起动结构40、41所产生的小间隙或通道G，空气(而不是液体)可以从泵活塞2的上部密封30和下部密封31与泵体1的内壁33之间排出。

图2示出了本发明的起动结构40，41的第一实施例与本发明泵活塞2的上部密封30和下部密封31之间的相互作用的侧剖视图。为便于说明，图2中所示的起动结构40，41的尺寸是放大了的。上部和下部起动结构40和41沿泵体1的内壁33所处于的轴向位置应使它们能在泵活塞2的下行程的轴向最内位置处与泵活塞2的上部和下部密封30、31相互作用。

图3示出了用来作为本发明第一实施例的起动结构40、41的一部分的平面50的顶剖视细部图。该平面50是沿泵体1的内壁33的周边的平坦部分，该部分稍微超出泵体1的内壁33的位置而伸入泵室32中。例如，在一个具有内壁33的直径为0.300英寸的泵中，该平面50的宽度约为0.024英寸，其深度d约为0.0005～0.001英寸，这是在与泵体1的内壁33相切的线(平行于平面52)和平面52之间所测得的。因此，平面深度与内壁33的直径的比值R约为1∶600至1∶300。因而间隙G所具有的深度Δ不大于约0.001英寸。如图4所示，该平面50的高度为H，其值在0.020～0.060英寸之间。深度d越小，间隙G的尺寸也就越小，结果高度H必须加大以保证有足够的时间将所有残留空气从泵室32中排出。对于一个深度d为0.005英寸的平面50，高度H约为0.60英寸是合乎要求的；对于一个深度d为约0.001英寸的平面50，高度H约为0.04英寸是合乎要求的。该平面50包括限定泵体1的内壁33的一根弦的平表面52。该平面50在邻近其边缘51处的该平面50的两侧形成间隙G。

采取平面50形式的下部起动结构41的轴向内端或下端能与泵体1的泵活塞挡60相接触。一个排气凹槽61位于活塞挡60中并且直接位于平面50的至少一个边缘51的下面。排气凹槽61的这个位置保证了从压力室32的内部通向泵活塞的下部密封31和泵体壁33之间形成的间隙的一条直接的排气通路。在本发明的第一最佳实施例中，两个上部平面50用来从泵活塞2的上部密封30的周围排出空气，4～8个下部平面50用来从泵活塞2的下部密封31的周围排出空气。8个排气凹槽61用来保证压缩空气通向由下部平面50形成的间隙G。该排气凹槽61的宽度W最好在0.010～0.020英寸之间，其高度h在0.002～0.005英寸之间。

平面50产生近似于三角形的排气间隙G，该三角形具有一个约162°的钝角。该钝角可以保证泵活塞密封30，31不会由于任何锐角而变形，因而不会产生由于起动结构40、41造成的活塞密封30、31的变形而引起的各种问题，如活塞密封30，31过早的过度磨损、擦伤或者疲劳等。此外，该间隙G的构形可以保证该空气通过间隙G的尺寸足够小从而使得液体粘度和表面张力将可阻止任何液体通过该间隙G，但空气可以自由地通过该间隙G。最好提供几个平面50以保证当间隙G都被打开、以清除泵室32中的压缩空气时，由这些平面50所产生的间隙G的累积尺寸足以从泵室32中排出相当大量的空气。例如，两个平面50最好用来作为旁路泵活塞2的上部密封30的起动结构40，因而可以产生4个间隙G(两个平面50中的每个平面的两侧各有一个)。因此，空气可以成功地从泵室32中排空而液体则不能通过可能妨碍工作性能或引起剂量大小变化的间隙G。当活塞2处于其行程的下部位置时，上部和下部起动结构40、41就产生一个通路A，以便空气从压力室32的内部围绕两个活塞密封30，31通过，并从泵体1流出。因此，压缩空气就从位于泵行程的下部位置处的泵室32中排出。

图5示出了本发明的起动结构的第二实施例。，在图5的实施例中，图2～4的实施例中的平面50用粗糙表面区域70、71来代替。形成泵体1的内表面33的模芯的表面通过光化学腐蚀以产生粗糙表面。这种光化学腐蚀所产生的粗糙表面具有凸起和/或凹入形状的表面粗糙度，其高度和/或深度范围为0.001～0.002英寸。这些凸起和/或凹入在活塞密封30、31和泵体1的内壁33之间形成了许多很小的间隙(该内壁33的直径可为约0.300英寸)，以便空气从泵体1的内壁33与活塞密封30、31之间通过。因此，粗糙度的高度/深度与内壁33的直径的比R可以约为1∶1500～1∶300。泵室32中的压缩空气通过这些间隙G，从而旁路了密封30、31而将泵室32的任何残留空气排出。该间隙G的尺寸应使在该泵室中的任何液体的表面张力和粘度能阻止该液体通过间隙G从泵室32排出，并且该间隙G的深度不就超过约0.001英寸。如同图2～4的实施例一样，本实施例也用了一个排气凹槽61以使空气通过在该泵室32的轴向内端处的活塞挡60。

本发明对上述最佳实施例设计了许多不同的变化。应当指出，上述说明只是对最佳实施例的，其它泵结构和其它结构的起动结构也可以和本发明一起使用。本发明范围通过下面所述的权利要求来衡量。

Claims (17)

1.一个分配泵，它包括：

一个泵体，该泵体包括一个内壁；

一个可往复移动地安装在该泵体中的泵活塞，该泵活塞包括至少一个封靠在该内壁上的密封，该泵活塞在该泵体中往复地从轴向向外的第一位置移动到轴向向内的第二位置；

在该泵体内壁上的至少一个起动结构，该至少一个起动结构位于在该泵活塞的该第二位置处的该内壁上的该至少一个密封的位置处，该起动结构在该至少一个密封与该内壁之间形成至少一个间隙，

其特征在于，该至少一个间隙具有的深度不大于0.001英寸。

2.如权利要求1所述的分配泵，其特征在于：该至少一个起动结构包括一个在该内壁上的粗糙表面。

3.如权利要求2所述的分配泵，其特征在于：该粗糙表面包括具有其高度在0.001～0.0002英寸之间的表面粗糙度。

4.如权利要求2所述的分配泵，其特征在于：该粗糙表面包括具有其深度在0.001～0.0002英寸之间的表面粗糙度。

5.如权利要求1所述的分配泵，其特征在于：该至少一个起动结构包括多个平面，该平面具有一个限定该内壁的一根弦的表面。

6.如权利要求5所述的分配泵，其特征在于：该内壁包括一个泵活塞挡，该泵活塞挡包括多个排气凹槽，该排气凹槽位于沿轴向向内并邻近该起动结构的轴向最向内的边缘处。

7.如权利要求5所述的分配泵，其特征在于：该平面具有一个0.0005～0.001英寸的深度，该深度是从限定一根弦的该表面到一条与限定一根弦的该表面相平行并且与该内壁相切的线之间测量的。

8.如权利要求5所述的分配泵，其特征在于：该平面的深度与内壁的直径之比为1∶600～1∶300，该深度是从限定一根弦的该表面到一条与限定一根弦的该表面相平行并且与该内壁相切的线之间测量的。

9.如权利要求1所述的分配泵，其特征在于：该至少一个间隙包括一个钝角。

10.如权利要求9所述的分配泵，其特征在于：该钝角为162°。

11.如权利要求9所述的分配泵，其特征在于：该至少一个起动结构包括多个平面，该平面具有一个限定该内壁的一根弦的表面。

12.如权利要求2所述的分配泵，其特征在于：该粗糙表面是由经过光化学腐蚀的一个用来模压该内壁的型芯而产生的。

13.一种从泵室中排出空气的方法，包括下列步骤：

提供一个泵体，其中该泵体包括一个内壁；

提供一个可往复移动地安装在该泵体中的泵活塞，其中该泵活塞包括至少一个封靠在该内壁上的密封以及该泵活塞在该泵体中往复地从轴向向外的第一位置移动到轴向向内的第二位置；

在该泵体内壁上提供至少一个起动结构；

使该至少一个的密封与该至少一个起动结构在该泵活塞的该第二位置上相啮合；

使在该至少一个的密封与该内壁之间形成至少一个间隙，其中该至少一个间隙小到使空气能通过而液体因其表面张力和粘度而不能通过；以及

将空气通过该至少一个的间隙排出。

14.如权利要求13中所述的方法，其特征在于：该提供至少一个起动结构的步骤包括在该内壁上加工一个粗糙表面的步骤。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：该加工一个粗糙表面的步骤包括用光化学方法腐蚀一个用来模压该内壁的型芯的步骤。

16.如权利要求13中所述的方法，其特征在于：该提供至少一个起动结构的步骤包括在该内壁上形成多个平面，其中该平面具有一个限定该内壁的一根弦的表面。

17.如权利要求13中所述的方法，其特征在于：该形成至少一个间隙的步骤包括形成一个包括一个钝角的间隙。

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