CN114080277B - 一种用于分配流体物质的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分配流体物质的装置，包括主体(101)、泵、以及分配端件(110)，其中，主体(101)包含罐体(100)，泵安装在罐体(100)上，泵在至少15巴，有利地至少20巴，的压力(P)下分配流体物质，分配端件(110)包括微孔喷嘴(200)，微孔喷嘴(200)包括多个分配开口或孔，所述孔在喷嘴(200)中的直径小于5μm，特别是小于2μm。

Description

一种用于分配流体物质的装置

本发明涉及一种流体物质分配装置，该装置包括设置有多个分配孔口的喷嘴和用于分配测量的量的流体物质的泵。更具体地，该泵是一种预压缩泵，其中，在至少15巴的高压下执行流体物质的分配。本发明还涉及组装这种泵的方法。

流体物质分配装置包括设置有多个分配孔口或孔的分配喷嘴是公知的，特别是根据文献EP1878507和WO2018/100321。在这些文献中，孔的直径通常在8μm至20μm之间。在文献EP1878507中，喷嘴与预压缩泵相关联，该预压缩泵以小于7巴的压力将流体物质传送至喷嘴。在文献WO2018/100321中，喷嘴与压力在2巴至7巴之间的泵相关联，或者与利用推进剂气体操作的、压力在6巴至13巴之间的加压阀相关联。根据喷嘴的配置，特别是对于直径小于5μm的孔，这些压力可能不足以确保装置的最佳操作。此外，可能期望使用预压缩泵以避免阀的推进剂气体对用户和/或环境潜在的伤害。文献EP1698399、WO2015/194962和WO2018/219798描述了具有微孔的喷嘴的其它示例。

文献WO2014/125216、WO0102100、WO8704373和EP0265270公开了其中流体物质的分配与用户的速度和/或致动力无关的泵。在泵的致动期间，弹簧在泵腔内产生的压力作用下被压缩，所述弹簧在出口阀打开之后在致动结束时被释放，使得包含在泵腔中的物质剂量通过所述弹簧排出，而与用户的致动速度无关。通常，这些泵传送约6巴至7巴的压力。

文献US5497944和US2004164186描述了没有推进剂且能够产生50巴至600巴之间的压力的泵。这些泵具有特定的结构，尤其不同于一般用于流体物质分配装置中的标准泵。文献EP0761246描述了一种使用利用推进剂操作的泵或阀、能够产生2巴至20巴之间的压力的装置。

本发明的目的是提供不具有上述缺点的装置和泵。

具体地，本发明的目的是提供一种流体物质分配装置，从而允许将人工致动传送高压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以与传统泵相比更高的压力传送流体物质的泵。

本发明的另一目的是提供这样一种泵，该泵易于制造和组装，并且使用可靠。

本发明的另一目的是提供这样一种泵，该泵确保在每次致动时，泵腔的内容物被完全地且可再现地分配，而不管用户提供的致动速度如何。

本发明的另一目的是提供一种组装这种泵的方法，该方法能够改善泵在储存和使用期间的可靠性，特别是同时改善在致动期间经受高压的部件的完整性。

因此，本发明提供了一种分配流体物质的装置，该装置包括主体、泵、以及分配端件，其中，主体包含罐体；泵安装在所述罐体上，所述泵包括泵体，活塞在泵体中滑动，所述活塞在泵腔内滑动，该泵腔在入口阀与出口阀之间限定在所述泵体中，套筒使所述泵体轴向向下延伸，所述套筒具有相对于所述泵体减小的直径，所述套筒容纳弹簧并与入口阀元件配合，在以便停止位置，所述入口阀元件以非密封方式与所述套筒配合，以及在致动期间，所述入口阀元件通过压缩所述弹簧以密封的方式在所述套筒内滑动，所述泵在至少15巴(有利的是至少20巴)的压力P下分配所述流体物质，所述分配喷嘴包括微孔喷嘴，微孔喷嘴包括多个分配孔口或孔，所述喷嘴的所述孔的直径小于5μm，特别是小于2μm。

有利地，过滤器插入在所述泵与所述微孔喷嘴之间。

有利地，所述罐体没有空气入口。

有利地，所述罐体包含容纳所述流体物质的柔性套袋。

有利地，所述主体包括用于通过侧致动来致动所述泵的侧致动臂。

有利地，所述活塞固定至用户手动按压以致动泵的致动杆。

本发明的这些特征和优点和其它根据下面的以非限制性示例给出的详细描述并参考附图更清楚地显现出来，在附图中：

图1是现有技术的泵在停止位置的剖视图；

图2是图1的泵在组装顶部活塞期间的局部剖视图；

图3是根据一个有利实施方式的流体物质分配装置的剖视图；

图4是如图3所示的泵的一部分的细节放大剖视图；

图5是如图3所示的泵的另一部分的细节放大立体图；

图6至图9分别是根据第一有利实施方式的泵在停止位置、致动冲程开始时、致动冲程期间和致动冲程结束时的剖视图；

图10和图11分别是根据本发明的优选变型实施方式的泵在停止位置和致动冲程结束时的剖视图；

图12和图13分别是如图6所示的泵在顶部活塞组装期间和顶部活塞组装结束时的局部剖视图；以及

图14是如图6所示的泵在底部活塞组装期间的局部剖视图。

本发明的不同方面将参考几个变型实施方式进行描述。然而，本发明必然地不受附图中所示实施方式的限制。

根据文献WO2014/125216，图1和图2示出了一种现有技术的泵。

参考图1和图2，现有技术的泵包括泵体3，其中，固定在致动杆2上的活塞1在泵体3中滑动，用户按压致动杆2以致动泵。活塞1在泵腔5中滑动，泵腔5在泵体3中限定在入口阀11与出口阀12之间。例如，能够被卷曲、旋紧或按扣的固定环4允许将泵固定至罐体。

如图1所示，在泵的停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可在泵体3中移动，并且在泵的致动开始时入口阀元件10适于与泵体3的一部分配合，以关闭所述入口阀11。所述入口阀元件10制成一侧由底壁封闭的空心圆柱体的形式，从泵的致动开始，所述空心圆柱体的开口端的边缘与泵体3的圆柱体9以密封的方式配合以关闭入口阀11。弹簧20的一边抵靠入口阀元件10的底壁，另一边抵靠泵体3的一部分。

出口阀12包括有利地由活塞1的下唇形成的出口阀元件39，并且以这样的方式制造，即，在泵的致动期间，仅在泵的致动结束时打开，以允许包含在泵腔中的物质排出。该打开过程形成在泵体的径向内肩40处形成的通道中，所述通道40的目的是，当在泵的整个致动冲程期间与泵体3以密封的方式配合的出口阀元件39在所述通道40处在致动冲程结束时关闭至少一个流体通道。

排出包含在泵腔5中的物质与用户施加的致动速度无关。为此，入口阀元件10与弹簧20配合，在泵的致动期间，弹簧20通过入口阀元件10在泵腔中产生的压力作用下的移动而压缩。在泵的致动冲程结束时，当出口阀12打开时，所述压缩弹簧20突然被释放，使得包含在泵腔中的物质借助于所述弹簧排出。有利地，入口阀11的所述弹簧20还用作泵的返回弹簧，从而在排出物质后使活塞1返回到其停止位置。

因此，图1和2的泵包括两个活塞，活塞1和入口阀10，活塞1的一部分限定了出口阀，入口阀元件10限定了入口阀，并且在致动期间，入口阀元件10作为抵靠泵体3的缸体9的外表面的活塞。

在图2中，可以看出在组装期间，两个活塞从上方组装在主体中。因此，活塞1的形成出口阀元件的下唇39紧靠泵体3的入口，这会削弱该唇。由于唇39在图2的位置轴向向下定向，在组装期间，必须是径向外端部形成与泵体相接触的密封。根据这部分组装在泵体中所利用的力，可以改变其完整性，这具有降低其密封能力的风险，特别是具有降低其在高压下的密封能力的风险。

类似地，入口阀元件10也组装在套筒9周围，其密封唇撞击所述套筒的上边缘。再次，也存在破坏该唇部的密封表面的危险，从而改变所述入口阀元件的密封性能。

图1和2所示的现有技术泵通常传送大约7巴的压力。根据公式P＝F/S，该压力P等于弹簧的力F除以它所施加的面积S。在图1和图2所示的泵的示例中，弹簧20的力F通常为13N，与套筒9的外径相对应的面积S通常为18.8mm²(套筒9的外径通常为4.9μm)，在致动期间，阀元件10将绕套筒9滑动。因此，压力P约为7巴。通过改变弹簧20，例如通过使用具有力为25N的弹簧，可以达到约13巴的压力。然而，由于一些原因，这是不太可能考虑到的。一方面，由于弹簧的尺寸，在图1的泵中，这种25N弹簧的致动可能变得困难，特别是对于年老体弱的用户；另一方面，这种压力的增加将导致两个活塞承受不住的风险，在泵的组装期间(参见上文)，两个活塞的密封唇容易被损坏。泄漏和故障的风险将非常大，从而阻止在每次致动时可靠地分配全部剂量的流体物质。

特别地，本发明提供了一种预压缩泵，该预压缩泵适于传送至少15巴的压力，有利地至少20巴的压力。

为此，在结构和操作两者上对图1和图2的现有技术的泵进行了如下所述的修改。相同或相似的部件在图3至图14中用相同的标号表示。

如在图1和2所示的泵中，本发明的泵包括泵体3，固定至致动杆2上的活塞1在泵体3中滑动，用户按压致动杆2以致动泵。活塞1在泵腔5中滑动，该泵腔5在泵体3中限定在入口阀11与出口阀12之间。例如，能够被卷曲、旋紧或按扣的固定环4允许将泵固定至罐体。

泵腔5的侧壁通过将套筒50插入泵体3而被加固。该套筒50可以例如一部分固定至固定环4。因此，该套筒50在泵腔5中形成双壁，从而可以避免在致动期间泵腔5的内壁由于泵产生的高压而变形。该套筒50包括限定出口阀的径向肩40。有利地，如图4所示，为了避免套筒50与泵体3之间的任何泄漏，优选在所述泵体3的径向凸缘与结合套筒50的所述固定环4的径向凸缘之间例如通过超声波设置密封焊接55。

类似地，与入口阀元件10配合的套筒9在图6至图14的定向上轴向向下延伸泵体3，并包含所述入口阀元件10和所述弹簧20。入口阀元件10为固体，并包括径向向外延伸的外围密封唇。特别如图6所示，在停止位置，这些密封唇不以密封的方式与套筒9配合，使得入口阀11打开。在致动期间，阀元件10通过压缩弹簧20而在套筒9内轴向滑动。该滑动是以密封方式执行的，阀元件10的密封唇以密封的方式与套筒9配合。

套筒9具有相对于泵体3减小的直径。它有利地包括特别是在图5、图7至图9中可见的外部加固肋90。套筒9的这种实施方式允许减小其径向尺寸，通常内径小于图1的泵的套筒9的外径。因此，例如图6的泵的套筒9的直径可以小于4.2μm，有利地小于4μm，优选为3.9μm。

活塞1和出口阀元件39可以由单个整体部件制成，但是优选地，如图3、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。这种固定可以通过力配合、按扣、旋紧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的密封唇在图6所示的位置在相同的方向上向下定向。

根据本发明的泵的一个特点是活塞1和出口阀元件39在套筒50中的组装。与图1和图2所示的泵相反，如图12和13所示，该组装从下面进行。因此，密封唇不会被这种组装削弱，所述唇在与组装方向相反的方向上定向。这样，密封唇的弹性形变不是通过唇的径向外表面与泵腔5的套筒50的正面接触来实现的，而是相反地，密封唇逐渐径向向内形变，使得密封表面不会受到任何可能改变其密封能力的突然应力。

入口阀元件10包括在与活塞1的密封唇和出口阀元件39相反的方向上定向的密封唇。如图14所示，所述入口阀元件10从上方组装在泵体的套筒9中。这样，其密封唇在组装期间也不会被损坏。

因此，根据本发明的泵显著地改善了各种密封部件(如活塞1、出口阀元件39和入口阀元件10)的密封能力。

因此，可以使用具有较大力(通常为至少20N，有利地为25N)的弹簧。

当套筒9的内径为3.9μm(即，表面积为12mm²)并且弹簧为20N时，达到约16.5巴的压力P。当弹簧为25N时，压力升高到约21巴。

因此，本发明允许提供一种能够在至少15巴(有利地约20巴)的压力下分配流体物质的标准类型的预压缩泵，该压力大于传统标准泵的压力，甚至大于用推进剂气体操作的阀的压力。

这种弹簧为25N、表面积S为12mm²的泵的致动力小于60N，有利地约为50N，这仍然是可接受的。

本发明还提供了一种有利的组装方法。该组装方法包括以下步骤：

设置固定至致动杆2的活塞1；

设置具有泵腔5的泵体3；

设置套筒50，套筒50有利地固定至固定环4；

设置出口阀元件39，出口阀元件39在致动期间在泵腔5内以密封方式滑动；

设置入口阀元件10，入口阀元件10在泵体3的套筒9中滑动，所述套筒9具有减小的直径；

设置弹簧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插入套筒50中，所述插入是在流体排出期间流体的流动方向上从底部进行的；

将弹簧20和入口阀元件10插入减小直径的套筒9中，所述插入是在流体排出期间在与流体流动相反的方向上从上方进行的，以便在套筒9的底部与入口阀元件10之间楔入弹簧20；

将套筒50插入泵体3中，所述插入是在流体排出期间在与流体流动相反的方向上从上方进行的。

可选地，将弹簧20和入口阀元件10插入减小直径的套筒9的步骤可以在将活塞1和出口阀元件39插入套筒50的步骤之前进行。

泵的操作如图6至图9所示。

停止位置如图6所示，其中入口阀11打开，出口阀12关闭。

如图7所示，在致动开始时，入口阀11通过入口阀元件10的唇与套筒9的内圆柱面之间的密封配合而关闭，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，其中，入口阀元件10在套筒9中滑动。套筒9的直径小于布置在泵体3中的套筒50的直径，并且包含在泵腔5中的流体是不可压缩的，因此尽管所述弹簧的力增加，弹簧20的这种压缩相对容易发生。

如图8所示，当接近致动结束时，出口阀元件39接近出口阀的肩40，以便打开出口阀。

图9示出了致动位置，其中，出口阀打开，因此泵腔5的内容物在弹簧20减压的作用下被排出。因此流体物质在至少15巴(有利地至少20巴)的压力下排出。

图10和11示出了变型的实施方式，其中，设置了第二弹簧80以帮助用户减小其致动力。在该变型中，第二弹簧80有利地布置在活塞1的周围以将活塞1推向其致动位置。因此，第二弹簧80对抗弹簧20，所以第二弹簧80的力必须小于弹簧20的力。

对于这样的第二弹簧80，可以考虑使用更有力(例如，力F大于30N，有利地甚至大于35N，例如38N)的弹簧20，因为表面积S为12mm²，可以允许压力P大于25巴，有利地大于30巴，例如32巴。

有利的是，活塞1可以固定至绕致动杆2组装的外部套筒2'，致动杆2本身固定至出口阀元件39。这种实施方式也可以适用于图6至图9的实施方式。

本发明还涉及一种流体物质分配装置，该装置包括如上所述的泵，该泵与具有多个分配孔口的喷嘴相关联。

例如，如文献WO2018/100321所述，可根据喷嘴的设计使用微孔喷嘴，特别是如果微孔的直径小于5μm，甚至小于2μm，则要求流体达到高压，通常大于15巴。本发明允许在不使用推进剂气体的情况下保证至少15巴(有利地至少20巴)的压力。

如图3所示，该装置包括主体101，该主体101包含罐体100，如上所述的泵借助于固定环4安装在该罐体100上。

优选地，罐体100没有空气入口。有利地，可变形套袋105固定在所述罐体100内，所述套袋容纳流体物质并在分配剂量时变形。优选地，套袋可以在真空下填充，这种实施方式保证了几乎所有包含在套袋中物质的传递，这允许该装置在任何定向上的致动，并且避免了污染包含在套袋中流体物质的风险。在所述套袋的变型中，也可以在罐体100中使用随动活塞。

可选地，也可以使用与空气入口一起操作的装置，在这种情况下，可有利地提供用于过滤通风空气的过滤器。

微孔喷嘴200布置在固定至主体101的分配端件110中，其中，微孔喷嘴200的操作将不会在下面进行更详细的描述，但是微孔喷嘴200可以是任何已知的类型，例如，如文献EP1878507、WO2018/100321、EP1698399、WO2015/194962或WO2018/219798所述。例如，该分配端件110可以是接口件。通常，由泵排出的流体撞击具有多个微孔的板，从而喷射流体。

喷嘴200的微孔直径小于5μm，优选地小于2μm。

有利地，过滤器150插入在泵的出口与喷嘴200之间。该过滤器用于过滤当流体通过不同塑料部件时可能由流体传送的杂质。实际上，在制造和组装方法期间仍然存在产生微粒的风险，具有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，本发明不限于附图中所示的示例性实施方式，相反，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种用于分配流体物质的装置，包括主体(101)、泵、以及分配端件(110)，其中，主体(101)包含罐体(100)，泵安装在所述罐体(100)上，所述泵包括：泵体(3)，活塞(1)在所述泵体(3)中滑动；所述活塞(1)，在泵腔(5)中滑动，所述泵腔(5)在入口阀(11)与出口阀(12)之间限定在所述泵体(3)中；套筒(9)，从所述泵体(3)向下轴向延伸，所述套筒(9)具有相对于所述泵体(3)减小的直径，所述套筒(9)容纳弹簧(20)并且与入口阀元件(10)配合，以便在停止位置，所述入口阀元件(10)以非密封方式与所述套筒(9)配合，以及在致动期间，所述入口阀元件(10)以密封方式在所述套筒(9)中滑动，从而压缩所述弹簧(20)，其特征在于，所述泵在至少15巴的压力(P)下分配所述流体物质，所述分配端件(110)包括微孔喷嘴(200)，所述微孔喷嘴(200)包括多个分配孔口或孔，所述喷嘴(200)的孔的直径小于5μm。

2.如权利要求1所述的装置，其中，过滤器(150)插入在所述泵的出口与所述微孔喷嘴(200)之间。

3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述罐体(100)没有空气入口。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述罐体(100)包含容纳所述流体物质的柔性套袋(105)。

5.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述主体(101)包括通过侧致动来致动所述泵的侧致动臂(160)。

6.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述活塞(1)固定至用户手动按压以致动所述泵的致动杆(2)。

7.如权利要求1所述的装置，其中，所述压力(P)为至少15巴。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述喷嘴(200)的孔的直径小于2μm。

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