CN113906213B - 高压预压缩泵 - Google Patents

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Abstract

发明涉及一种包括活塞(1)的泵，活塞在主体(3)中滑动，主体(3)具有限定在入口阀(11)和出口阀(12)之间的室(5)，出口阀包括在致动期间以密封方式在室(5)中滑动的出口阀元件，室包括通道元件(40)，使得在致动结束时，该出口阀元件(39)以非密封方式与该通道元件(40)协作，以便打开该出口阀(12)，该入口阀(11)包括在入口阀(11)关闭后在主体(3)的套筒(9)中滑动的入口阀元件(10)，主体(3)的套筒(9)具有减小的直径并且包含支承在该入口阀元件(10)上以及在该套筒(9)的底部上的弹簧(20)，该弹簧(20)使活塞(1)返回到其静止位置，该套筒(9)具有小于4.2mm的内径，该弹簧(20)具有至少20N的力，使得该泵在至少15巴的压强(P)下输送该流体产品。

Description

高压预压缩泵
技术领域
本发明涉及流体产品分配装置，流体产品分配装置包括设置有多个分配孔口的喷嘴和用于分配流体产品的测定量的泵。更具体地，泵是预压缩泵，其中在至少15巴的高压下进行流体产品的分配。本发明还涉及用于组装这种泵的方法。
背景技术
已知包括设置有多个分配孔口或分配孔的分配喷嘴的流体产品分配装置，特别是从文件EP1878507和WO2018100321中已知。在这些文件中，孔的直径通常在8μm和20μm之间。在文件EP1878507中，喷嘴与在小于7巴的压强下将流体产品输送到该喷嘴的预压缩泵相关联。在文件WO2018100321中，喷嘴与压强在2巴和7巴之间的泵或与用压强在6巴和13巴之间的推进剂气体操作的加压阀相关联。根据喷嘴的构造，特别是对于直径小于5μm的孔，这些压强可能结果是不足以确保装置的最佳操作。此外，为了避免来自阀的推进剂气体对使用者和/或环境潜在地有害，使用预压缩泵可能是可取的。文件EP1698399、WO2015194962和WO2018219798描述了具有微孔的喷嘴的其它示例。
文件WO2014125216、WO0102100、WO8704373和EP0265270公开了其中流体产品的分配与使用者的速度和/或致动力无关的泵。在泵的致动期间，弹簧在泵室内部产生的压强的作用下被压缩，该弹簧在出口阀打开后在致动结束时被释放，使得容纳在泵室中的产品的剂量被该弹簧排出，而与使用者的致动速度无关。通常，这些泵输送大约6巴至7巴的压强。
发明内容
本发明的目的是提供不具有上述缺点的装置和泵。
特别地，本发明的目的是提供流体产品分配装置，其允许将输送高压的手动致动的预压缩泵与设置有多个分配孔口的分配喷嘴相关联。
本发明的目的是提供泵，与传统的泵相比，该泵以更大的压强输送流体产品。
本发明的另一目的是提供这样的泵，该泵简单并且易于制造和组装，并且其使用可靠。
本发明的另一目的是提供这样的泵，该泵确保在每次致动时泵室的内容物的总配送和可重复配送，而与使用者的致动速度无关。
本发明的另一目的是提供用于组装这种泵的方法，该方法允许在存储和使用期间提高泵的可靠性，同时尤其提高在致动期间经受高压的部件的完整性。
因此，本发明提供了用于分配流体产品的泵，该泵包括固定到致动杆并且在泵体中滑动的活塞，该泵体具有限定在入口阀和出口阀之间的泵室，该出口阀包括在致动期间以密封方式在泵室中滑动的出口阀元件，该泵室包括通道元件，使得在泵的致动结束时，该出口阀元件以非密封方式与该通道元件协作，以便打开该出口阀以允许排出容纳在泵室中的产品，该入口阀包括在入口阀关闭后在泵体的套筒中滑动的入口阀元件，该套筒具有减小的直径并且包含首先支承在该入口阀元件上并且其次支承在该套筒的底部上的弹簧，该弹簧除了排出产品之外，还使活塞返回到其静止位置，该套筒具有小于4.2mm、有利地小于4mm、优选地3.9mm的直径，该弹簧具有至少20N、有利地至少25N的力F，使得该泵在至少15巴、有利地至少20巴的压强P下分配该流体产品。
有利地，将套筒插入该泵体中以加强该泵室的侧壁。
有利地，该套筒包括限定该出口阀的该通道元件的肩部。
有利地，在该泵体和该套筒之间，有利地在该泵体和该套筒的两个相应的径向凸缘之间，例如通过超声波提供密封焊接部。
有利地，该出口阀元件固定在该活塞中。
有利地，泵体的、该入口阀元件在其中滑动的该套筒包括外部加强脊。
本发明还涉及用于分配流体产品的装置，该装置包括如上描述的泵。
附图说明
本发明的这些特征和优点以及其它特征和优点通过以下以非限制性示例的方式给出的详细描述并且参考附图而变得更加清楚，在附图中：
图1是现有技术的泵在静止位置的示意性剖视图，
图2是图1的泵在顶部活塞的组装期间的局部示意性剖视图，
图3是根据一个有利实施方式的流体产品分配装置的示意性剖视图，
图4是图3中所示的泵的部分的详细放大剖视图，
图5是图3中所示的泵的另一部分的详细放大立体图，
图6至图9是根据第一有利实施方式的泵分别在静止位置、在致动冲程开始时、在致动冲程期间和在致动冲程结束时的示意性剖视图，
图10和图11分别是根据本发明的有利变型的实施方式的泵在静止位置和致动冲程结束时的示意性剖视图，
图12和图13分别是图6的泵在顶部活塞的组装期间和组装结束时的局部示意性剖视图，以及
图14是图6的泵在底部活塞的组装期间的局部示意性剖视图。
具体实施方式
本发明的不同方面将参考几个变型的实施方式进行描述。然而，本发明自然不受附图中所示的实施方式的限制。
图1和图2示出了根据文件WO2014125216的现有技术的泵。
参照图1和图2，现有技术的这种泵包括泵体3，固定到致动杆2上的活塞1在泵体3中滑动，使用者按压在致动杆2上以致动泵。活塞1在泵体3中限定的泵室5中在入口阀11和出口阀12之间滑动。固定环4，例如可以是卷曲的、螺纹的或卡扣配合的，允许将泵固定到槽上。
如图1中所示，在泵的静止位置打开的入口阀11由入口阀元件10形成，在泵的致动期间，入口阀元件10可以在泵体3中移动，并且适于在泵的致动开始时与泵体3的部分协作以关闭该入口阀11。该入口阀元件10制成为在一侧由底壁封闭的中空圆筒的形式，该中空圆筒的开口端的边缘从泵的致动开始与泵体3的圆筒9以密封方式协作以封闭入口阀11。弹簧20一方面被压在入口阀元件10的底壁上，并且另一方面被压在泵体3的部分上。
出口阀12有利地包括由活塞1的下唇形成的出口阀元件39，并且被制成使得在泵的致动期间仅在泵的致动结束时打开以允许容纳在泵室中的产品排出。在形成于泵体的径向内肩部40处的通道元件处形成这个开口。该通道元件40的目的是当出口阀元件39在泵的整个致动冲程期间以密封方式与泵体3协作在致动冲程结束时在该通道元件40处形成至少一个流体通道。
容纳在泵室5中的产品的排出与使用者施加的致动速度无关地进行。为此，入口阀元件10与弹簧20协作，在泵的致动期间，弹簧20在泵室中产生的压强的作用下通过入口阀元件10的运动而被压缩。在泵的致动冲程结束时，当出口阀12打开时，该压缩弹簧20突然释放，使得容纳在泵室中的产品借助于该弹簧排出。有利地，入口阀11的该弹簧20还用作泵的复位弹簧，因此在产品被排出之后使活塞1返回到其静止位置。
因此，图1和图2的泵包括两个活塞，一方面，活塞1的一部分限定了出口阀，并且另一方面，入口阀元件10限定了入口阀并且在致动期间用作抵靠泵体3的圆筒9的外表面的活塞。
在图2中可以看到，在组装期间，两个活塞从顶部组装在主体中。因此，形成出口阀元件的活塞1的下唇39紧靠泵体3的入口，这可以削弱该唇。由于唇39在图2的位置中轴向向下定向的情况下，因此必然是径向外端部在组装期间产生与泵体接触的密封。根据该部件组装在泵体中的力，其完整性可能改变，这有降低其密封能力的风险，特别是在高压下。
同样，入口阀元件10也围绕套筒9组装，其密封唇与该套筒的上边缘相碰撞。这里也存在损坏该唇的密封表面并且因此改变该入口阀元件的密封性能的风险。
图1和图2所示的现有技术的这种泵通常输送大约7巴的压强。根据公式P＝F/S，该压强P等于弹簧的力F除以其上施加力F的表面S。在图1和图2的泵的示例中，弹簧20通常具有13N的力F，并且与阀元件10在致动期间将围绕其滑动的套筒9的外径对应的表面S通常为18.8mm2(套筒9的外径通常为4.9mm)。因此，压强P约为7巴。通过修改弹簧20，例如通过使用具有25N的力的弹簧，可以达到大约13巴的压强。然而，出于几个原因，这不能真正被考虑。一方面，由于其尺寸，在图1的泵中致动这种25N的弹簧可能变得困难，特别是对于老年人或体弱的使用者。另一方面，这种压强的增加将有不被两个活塞支撑的风险，这两个活塞的密封唇在泵的组装期间(参见上文)可能被损坏。泄漏和发生故障的风险将太高，无法在每次致动时可靠地分配完整剂量的流体产品。
特别地，本发明提供了适于输送至少15巴、有利地至少20巴的压强的预压缩泵。
为了做到这一点，图1和图2的现有技术的泵在结构上和操作上都被修改，这将在下面描述。相同或相似的部件在图3至图14中由相同的附图标记表示。
如在图1和图2的泵中，根据发明的泵包括泵体3，固定到致动杆2上的活塞1在泵体3中滑动，使用者按压致动杆2以致动泵。活塞1在泵体3中的入口阀11和出口阀12之间限定的泵室5中滑动。固定环4，例如可以是卷曲的、螺纹的或卡扣配合的，允许将泵固定到槽上。
泵室5的侧壁通过将套筒50插入泵体3中而加强。该套筒50可以与固定环4成一体，例如一体成型。因此，该套筒50在泵室5中形成双壁，这允许避免泵室5的内侧壁由于泵在致动期间产生的高压而变形。该套筒50包括限定出口阀40的径向肩部。有利地，如图4中所示，为了避免套筒50和泵体3之间的任何泄漏，例如通过超声波，优选地分别在该泵体3与结合了套筒50的该固定环4的两个径向凸缘之间提供密封焊接部55。
同样，与入口阀元件10协作的套筒9在图6至图14的方向上向下轴向地延伸泵体3，并且包含该入口阀元件10和该弹簧20。入口阀元件10是实心的并且包括径向向外延伸的周边密封唇。在静止位置，特别是在图6中可以看到，这些密封唇不与套筒9以密封方式协作，使得入口阀11打开。在致动期间，阀元件10将通过压缩弹簧20在套筒9中轴向滑动。这种滑动以密封方式进行，阀元件10的密封唇与套筒9以密封方式协作。
套筒9相对于泵体3具有减小的直径。有利的是，它包括外部加强脊90，这尤其可以在图5和图7至图9中看到。套筒9的这种实现方式允许减小其径向尺寸，通常具有小于图1的泵的套筒9的外径的内径。因此，例如，图6的泵的套筒9可以具有小于4.2mm、有利地小于4mm、优选地3.9mm的直径。
活塞1和出口阀元件39可以由一个单一的整体部件制成，但是优选地，如图3和图6至图14所示，出口阀元件39由固定在活塞1中的单独部件形成。这种固定可以通过压配合、卡扣配合、螺纹连接或任何其它合适的固定来完成。活塞1的密封唇和出口阀元件39的密封唇被定向在相同的方向上，在图6的位置向下。
根据发明的泵的一个特征是活塞1和出口阀元件39在套筒50中的组装。与图1和图2的泵相反，该组装从底部进行，如图12和图13所示。因此，密封唇不会被该组装削弱，该唇在与组装的方向相反的方向上定向。以这种方式，密封唇的弹性变形不是通过唇的径向外表面抵靠泵室5的套筒50的正面接触来实现的，而是相反，唇逐渐地向内径向变形，使得密封表面不会经受可能改变它们的密封能力的风险的突然应力。
入口阀元件10包括在与活塞1和出口阀元件39的密封唇相反的方向上定向的密封唇。如图14中所示，该入口阀元件10从顶部组装在泵体的套筒9中。这样，其密封唇在组装期间也不会损坏。
因此，根据发明的泵基本上改善了不同密封部件(即活塞1、出口阀元件39和入口阀元件10)的密封能力。
因此，可以使用具有更大力的弹簧，通常为至少20N，有利地为25N。
套筒9的内径为3.9mm，即表面积为12mm2，且弹簧为20N，达到约16.5巴的压强P。对于25N的弹簧，压强增加到大约21巴。
因此，本发明允许提供标准类型的预压缩泵，但是能够在至少15巴、有利地约20巴的压强下分配流体产品，该压强大于传统的标准泵，并且甚至大于使用推进剂气体操作的阀。
这种具有25N的弹簧和12mm2的表面积S的泵的致动力小于60N，有利地为约50N，这仍然是可接受的。
本发明还提供了有利的组装方法。该组装方法包括以下步骤：
-提供固定到致动杆2的活塞1；
-提供具有泵室5的泵体3；
-提供有利地固定到固定环4的套筒50；
-提供在致动期间在泵室5中以密封方式滑动的出口阀元件39；
-提供在泵体3的套筒9中滑动的入口阀元件10，该套筒9具有减小的直径；
-提供弹簧20。
该方法还包括以下步骤：
-将出口阀元件39固定在活塞1中；
-将活塞1和出口阀元件39插入到套筒50中，该插入在流体排出期间在流体的流动方向上从底部进行；
-将弹簧20和入口阀元件10插入到直径减小的套筒9中，该插入在流体排出期间在与流体的流动相反的方向上从顶部进行，以便将弹簧20插入套筒9的底部和入口阀元件10之间；
-将套筒50插入泵体3中，该插入在流体排出期间在与流体的流动相反的方向上从顶部进行。
可选地，将弹簧20和入口阀元件10插入直径减小的套筒9中的步骤可以在将活塞1和出口阀元件39插入套筒50中的步骤之前进行。
在图6至图9中示出了泵的操作。
在图6中可以看到静止位置，其中入口阀11打开并且出口阀12关闭。
在致动开始时，如图7中所示，通过入口阀元件10的唇和套筒9的内圆筒状表面之间的密封配合，入口阀11关闭，同时出口阀12保持关闭。弹簧20在入口阀元件10的作用下被压缩，入口阀元件10在套筒9中滑动。套筒9相对于布置在泵体3中的套筒50具有减小的直径，并且容纳在泵室5中的流体是不可压缩的，弹簧20的这种压缩相对容易地发生，尽管该弹簧20的力增大。
当接近致动结束时，如图8中所示，出口阀元件39接近出口阀的肩部40，以打开它。
图9示出了致动位置，其中出口阀打开，并且因此泵室5的内容物在解压缩的弹簧20的作用下被排出。因此，流体产品以至少15巴、有利地至少20巴的压强下被排出。
图10和图11示出了变型的实施方式，其中提供了第二弹簧80以帮助用户施加他们的致动力，从而减少他们的致动力。在该变型中，第二弹簧80有利地围绕活塞1布置，以将其推向其致动位置。因此第二弹簧80对抗弹簧20，并且因此其力必须小于弹簧20的力。
对于这样的第二弹簧80，可以考虑使用甚至更强大的弹簧20，例如力F大于30N，有利地甚至大于35N，例如38N，对于12mm2的表面积S，这将允许达到大于25巴、有利地大于30巴、例如32巴的压强P。
有利的，活塞1可以固定到围绕致动杆2组装的外套筒2'上，其本身固定到出口阀元件39上。这种实现方式也可以适用于图6至图9的变型。
本发明还涉及流体产品分配装置，包括如上描述的、与包括多个分配孔口的喷嘴相关联的泵。
微孔喷嘴的使用，例如在文件WO2018100321中描述的，可以根据喷嘴的设计，并且特别是如果微孔的直径小于5μm，甚至小于2μm，需要流体达到高压，通常大于15巴。本发明允许保证至少15巴、有利地至少20巴的压强，并且这不使用推进剂气体。
如图3中可以看出，该装置包括容纳槽100的主体101，在槽100上通过固定环4安装有如上描述的泵。
槽100优选没有空气入口。有利地，可变形袋105固定在该槽100内部，该袋容纳流体产品并且随着剂量的分配而变形。优选地，袋的填充可以在真空下进行。这种实现方式保证了容纳在袋中的几乎所有产品的输送，它允许在任何方向上致动装置，并且它避免了容纳在袋中的流体产品污染的任何风险。在袋的变型中，也可以在槽100中使用从动活塞。
可能地，也可以使用带有进气口的装置，在这种情况下，将有利地设置过滤器来过滤排出的空气。
微孔喷嘴200布置在固定到主体101的分配尖端110中，微孔喷嘴200的操作将不在下面更详细地描述，但是它可以是任何已知的类型，例如，诸如在文件EP1878507、WO2018100321、EP1698399、WO2015194962或WO2018219798中所描述的。分配尖端110可以是例如接口管。通常，由泵排出的流体撞击带有多个微孔的板，从而产生流体的喷射。
喷嘴200的微孔的直径小于5μm，优选小于2μm。
有利地，过滤器150插入在泵的出口和喷嘴200之间。该过滤器用于过滤当流体通过不同的塑料部件时可能被流体输送的杂质。实际上，在制造和组装方法期间仍然存在颗粒产生的风险，并且存在堵塞喷嘴的微孔的风险。
有利地，主体101包括侧致动臂160，侧致动臂160允许通过侧致动来致动泵。
当然，发明不限于附图中所示的实施方式，相反，并且发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (12)

1.一种用于分配流体产品的泵，包括固定到致动杆(2)并且在泵体(3)中滑动的活塞(1)，所述泵体(3)具有限定在入口阀(11)和出口阀(12)之间的泵室(5)，所述出口阀(12)包括在致动期间以密封方式在所述泵室(5)中滑动的出口阀元件(39)，所述泵室(5)包括通道元件(40)，使得在所述泵的致动结束时，所述出口阀元件(39)以非密封方式与所述通道元件(40)协作，以便打开所述出口阀(12)以允许排出容纳在所述泵室中的产品，所述入口阀(11)包括在所述入口阀(11)关闭后在所述泵体(3)的套筒(9)中滑动的入口阀元件(10)，所述套筒(9)具有相对于所述泵室(5)减小的直径并且包含既支承在所述入口阀元件(10)上以及又支承在所述套筒(9)的底部上的弹簧(20)，所述弹簧(20)除了排出所述产品之外，还使所述活塞(1)返回到其静止位置，其特征在于，所述套筒(9)具有小于4.2mm的内径，所述弹簧(20)具有至少20N的力，使得所述泵在至少15巴的压强(P)下分配所述流体产品。
2.根据权利要求1所述的泵，其中第二套筒(50)插入到所述泵体(3)中以加强所述泵室(5)的侧壁。
3.根据权利要求2所述的泵，其中所述第二套筒(50)包括限定所述出口阀(12)的所述通道元件(40)的肩部。
4.根据权利要求2或3所述的泵，其中在所述泵体(3)和所述第二套筒(50)之间，通过超声波提供密封焊接部(55)。
5.根据权利要求2或3所述的泵，其中在所述泵体(3)和所述第二套筒(50)的两个相应的径向凸缘之间，通过超声波提供密封焊接部(55)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的泵，其中所述出口阀元件(39)固定在所述活塞(1)中。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的泵，其中所述泵体(3)的所述入口阀元件(10)在其中滑动的所述套筒(9)包括外部加强脊(90)。
8.根据权利要求1所述的泵，其中所述套筒(9)具有小于4mm的内径。
9.根据权利要求8所述的泵，其中所述套筒(9)具有为3.9mm的内径。
10.根据权利要求1所述的泵，其中所述弹簧(20)具有至少25N的力。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的泵，其中所述泵在至少20巴的压强(P)下分配所述流体产品。
12.一种流体产品分配装置，其特征在于，所述流体产品分配装置包括根据前述权利要求中任一项所述的泵。
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