CN116367928A - 模块化、可调节力、全聚合物螺旋偏置构件和包含该构件的泵式分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分配器泵，该分配器泵具有完全由塑料制成的模块化偏置单元。偏置构件中的模块化单元可以被布置成嵌套配置、邻接配置或混合配置，以便允许不同量的弹簧力、抽吸力和/或待由泵输送的剂量大小，这取决于模块化单元的配置。本发明还涉及一种出于这些目的的用于微调和制造分配器泵的方法。

Description

模块化、可调节力、全聚合物螺旋偏置构件和包含该构件的泵 式分配器

技术领域

本申请总体上涉及泵式分配器，更具体地，涉及聚合物泵式分配器，该聚合物泵式分配器不含金属部件并且包括多个堆叠的螺旋波纹管，所述多个堆叠的螺旋波纹管被布置成允许调节轴向高度和由所产生的偏置构件施加的相应弹簧力的配置。

背景技术

用于日常家用流体产品(比如肥皂、清洁剂、油、消耗性液体等)的容器可以配备有分配泵，以提高消费者获取流体和使用流体的能力。这种类型的分配泵通常依赖于由可压缩的金属偏置构件驱动的往复泵。

这些产品倾向于一次性使用，从而引发了对可持续性的关注。监管机构越来越多地要求消费品制造商使用易于回收的产品包装和设计。对于依赖泵式分配器的企业来说，设计仅由聚合材料制成的产品变得越来越重要。以这种方式，这种“全聚合物”泵可以被回收，而不需要拆卸和/或分离出由难以回收的材料制成的金属零件和部件(例如，金属零件或箔零件、热固性树脂、专用弹性体以及不能被回收或需要与设计中其他零件中所用材料不相容的用于回收的温度和条件的其他材料)。

当涉及到创建全聚合物往复泵涉及或更优选的单聚合物往复泵设计时，更成问题的部件之二是防滴喷嘴和偏置构件。所述防滴喷嘴有时由弹性体制成，但是因为这是一个可选特征，所以设计可以简单地消除该功能或者依赖于比如美国专利8,960,507、10,252,841、10,350,620、10,717,565以及10,723,528(所有这些通过引用并入本文)中提出的解决方案。所述偏置构件往往更加困难，因为金属弹簧提供了一种成本有效且可靠的手段来产生往复泵的运行所固有的必要偏置力。

一种众所周知的方法是依赖于“波纹管”式构件，比如专利合作条约出版物WO1994/020221A1以及美国专利5,819,990和5,924,603(所述美国专利通过引用并入本文)中公开的构件。手风琴形或盘旋形波纹管用作泵杆或围绕泵杆定位并且将泵头偏置远离封闭帽。在一些方面，突出的加强肋和凸形侧壁提供了足够的弹性，以提高往复力的可靠性和可重复性。

值得注意的是，已知一类单独的波纹管式结构，其类似于美国专利出版物2006/0115213Al中所示的结构。然而，这些“防尘套接头”在结构和功能上有很大的不同，因为它们被设计成将润滑脂或其他粘性物质限制在汽车中的运动零件周围。虽然这些波纹管可以提供柔性，但是它们不能用作偏置构件并且不适于在往复泵中使用。

非金属弹簧的其他建议解决方案可以在日本专利出版物2005024100A、专利合作条约出版物WO 2001/087494A1、2018/126397A1和WO 2020/156935A1、法国专利FR2969241B1、韩国专利KR102174715B1、美国专利出版物2009/0102106A1、2012/0325861A1、2015/0090741A1、2017/0157631Al、2019/0368567A1和2020/0032870以及美国专利5,819,990、6,068,250、6,113,082、6,223,954、6,983,924、10,741,740和10,773,269中找到。一般来说，这些出版物设想了这样的布置，即其中手风琴状或金属丝状的塑料股线被提供和布置成用作常规金属线圈压缩弹簧的替代。然而，这些布置可能需要压缩配置或伸展配置，这些配置不能用作目前在许多往复泵设计中使用的金属线圈压缩弹簧的直接替代。此外，这些结构中的一些可能需要关注制造和寿命。

所有这些先前已知的解决方案(无论是聚合物的还是金属的)的又一个挑战是弹簧的构造不适合进行微小的调节。也就是说，在不完全改变弹簧的尺寸的情况下，特定直径的卷绕金属弹簧的弹簧力和/或波纹管或者可变形壁聚合物弹簧的弹簧力可能难以调节。在聚合物弹簧的情况下，这种调节将需要改变厚度和/或其他尺寸，这将需要使用全新的模具/制造工艺。值得注意的是，弹簧力的调节对于微调分配器本身的功能和泵送特性是很重要的。当打算分配不同粘度的流体时(与较低粘度的流体相比，更高粘度的流体需要不同的弹簧力来产生吸力)，这种微调是重要的。

鉴于上述情况，由易于回收的聚合材料制成的泵式分配器将受到欢迎。除了不需要将零件拆卸和分离成单独的循环流的泵设计之外，还需要允许调节所施加的弹簧力的偏置构件。

附图说明

附图形成了该说明书的一部分，并且图上/图中的任何信息都是字面上包含的(即，实际规定值)和相对包含的(例如，零件的对应尺寸的比率)。以相同的方式，这些图中所示的部件的相对位置和关系以及它们的功能、形状、尺寸和外观都可以进一步告知本发明的某些方面，就像在本文完全重写一样。除非另有说明，否则图中的所有尺寸均参考英寸，并且图上/图中的任何印刷信息形成该书面公开的一部分。

在附图和附件中，所有这些都作为该公开的一部分被结合：

图1是根据本文公开的某些方面适于在往复泵中使用的偏置构件的三维透视图。

图2A是透视线图，图2B是线图侧视图，两者均为图1中所示的偏置构件。

图3A是图1的偏置构件的透视侧视图，图3B是沿着图3A中所示的偏置构件的直径截取的透视横截面图。图3C是图3A中所示的偏置构件围绕其中心轴线旋转45度之后的补充透视侧视图，图3D是沿着图3C中所示的偏置构件的直径截取的透视横截面图。

图4是在图1中所示的偏置构件的中心轴线的中点附近截取的三维透视横截面图，从而突出了与同一平面内的其他壁区段相比壁厚减小的轴向通道。

图5A是俯视平面图，图5B是仰视平面图，两者均为图1中所示的偏置构件。

图6A是包括图1中所示的偏置构件的往复泵的三维透视图，图6B是部分四分之一横截面图(但保留了偏置构件和阀杆的完整非横截面图)，图6C是其完全四分之一横截面图(使得偏置构件和阀杆以四分之一横截面示出)。

图7A是横截面透视图，图7B是横截面侧视图，两者均为图6A中所示的泵。

图8A是适于在根据本发明的某些方面的往复泵中使用的截头偏置构件的三维透视图，图8B是图8A的偏置构件的轴向二等分的一半的前部透视图(即，背景中的那一半已被移除)，从而突出了孔洞和细长孔的可变形状。

图9A是侧视平面图，图9B是横截面图，两者均为模块化单元的“双”堆叠。这些图是按比例绘制的，以示出通过模块化单元堆叠的顺序可以实现的轴向高度的差异。

图10是模块化单元的“三重”叠堆的横截面侧视平面图。如上所述，图是按比例绘制的，以示出通过模块化单元堆叠的顺序可以实现的轴向高度的差异。

具体实施方式

下面结合附图通过参考详细描述、附图、权利要求和摘要，可以更好地理解本发明的操作，所有这些都形成了该书面公开的一部分。虽然设想了特定的方面和实施例，但是应当理解，该领域中的技术人员将能够在不脱离基础发明的情况下调整和/或替换某些教导。因此，本公开不应被理解为过度限制了本发明。

如本文所使用的，词语“示例”和“示例性的”是指实例或说明。词语“示例”或“示例性的”不表示关键的或优选的方面或实施例。除非上下文另有说明，否则词语“或”旨在是包容性的而非排它性的。例如，短语“A采用B或C”包括任何包含性的排列组合(例如，A采用B；A采用C；或者A同时采用B和C)。另一方面，除非上下文另有说明，否则冠词“一”和“一个”通常旨在意味着“一个或更多个”。

美国专利10,549,299和美国专利出版物2018/0318861以及专利合作条约申请Nos.PCT/EP2020/070871和PCT/EP2020/070878均公开了可以完全由聚合物和可回收材料构造的分配器泵的各种设计和部件。这些公开内容都通过引用并入本文，如同在本文中完全再现一样，从而在材料选择、构造、工艺和本公开内容的各种其他方面以及基于此的任何权利要求方面对本公开内容进行了通知和补充。

这些设计的一个区别在于弹簧机构。具体而言，这些设计都依赖于具有弹性可变形的分段顶板的柱形壁的重复。当沿着该顶板施加和释放轴向力时，流体可能被吸入到由柱体/板组合所限定的内部空隙中。虽然这种布置工作得很好，但是其几何形状决定了相对平坦、细长的盘状形状，这种形状难以结合到通常使用的往复泵中，在通常使用的往复泵中，金属线圈压缩弹簧围绕往复杆定位(例如，参见美国专利8,827,121)。当使用这些弹簧时，可以在不牺牲弹簧力和抽吸功率的情况下减小线圈的直径。反过来，减小的直径使弹簧和泵的组合适合于在窄颈容器(即，28mm、33mm和38mm的颈部直径)上使用，该窄颈容器在消费者市场中是最普遍和优选的。

先前将常规波纹管式弹簧结合到这些窄颈设计中的尝试并不完全成功。上文公开的布置不能够在许多现有且优选的泵和容器颈部尺寸所要求的覆盖区内产生足够的、可靠的弹簧力/吸力。这些布置中的大多数布置还需要“加强肋”和完全形成的凸形壁，所有这些都需要额外的材料，并且可能导致不期望的性能特征(在维持长时间且足够的弹簧力/吸力的方面)。从美学角度来看，波纹管被证明很难结合到壳体内，因为这种隐藏式弹簧设计被用于许多依赖于金属线圈弹簧的泵设计中。

发明人现已发现，通过重新配置波纹管式元件的形状和相对壁厚，可以制造一种塑料偏置构件，这种塑料偏置构件可以用于窄颈泵和/或常规往复泵，其中偏置构件围绕伸缩杆装配。这种布置避免了依赖于波纹管的壁以用作流动通道的一部分的需求。

设计本身需要截头锥形的圆形柱体，其中假想的、偏离的、同心的螺旋迹线用作表征特征。特别地，外部螺旋迹线从内部螺旋迹线偏离大约180度。与底部相比，两个迹线在形状的顶部处具有较小的直径，并且每个迹线的间距是互补的，以便沿着整个轴线保持一致的形状(注意，“轴线”是指竖直穿过锥体/柱体的假想线)。值得注意的是，没有形成加强肋，取而代之的是，每个迹线被穿孔规则地且周期性地中断或者邻近穿孔形成，如下所述。

沿着这些外部螺旋迹线和内部螺旋迹线的部分并且在这些部分之间设置壁区段。然而，提供了穿孔的图案，使得壁不用作流体屏障并且不能用作流体屏障(即，偏置构件不是流体的导管，如在上述的一些常规全塑料设计中可以发现的)。

此外，形成这些区段的壁的厚度沿着选定的面规则地且有目的地减小。例如，假设下面的孔洞和孔还没有形成在柱体/锥体中，一个或更多个通道(优选地，两个或四个彼此相对)设置在其中形成有孔洞和/或孔的壁区段中(见下文)。这些通道沿着它们设置在其上的面竖直向下延伸，内表面优选地保持齐平(即，使得通道沿着外部可见)。此外，通道优选规则地和/或相等地间隔开，薄区段的一部分与一组或两组轴向对齐的穿孔重叠。

具体而言，一系列轴向对齐的弯曲形状的孔洞、曲线形状的孔洞、圆形形状的孔洞或椭圆形形状的孔洞形成，优选沿着柱体/锥体的2、3、4、5、6、7或8个等距弧段形成。一组单独的多边形孔(例如，梯形、正方形、三角形、矩形、曲线当量等)分别散布/定位在这些孔洞之间，优选沿着相同数量的弧段散布/定位。这种布置确保外部螺旋迹线和内部螺旋迹线都被孔洞或孔中断，尽管内部螺旋迹线可以位于每个孔的边缘附近。类似地，当存在时，薄通道将二等分孔洞和/或孔，内部螺旋迹线穿过该通道的实心部分。总之，这些孔洞和孔可以被称为单独的轴向对齐的穿孔组。

每组轴向对齐的穿孔从柱体/锥体的顶部向下逐渐变大。也就是说，选定形状(孔洞或孔)的长度、宽度、半径和/或直径中的至少一个逐渐增加。因此，在设置在弧段内的选定组中，最靠近顶部的穿孔(孔洞或孔)的总表面积将最小，并且该面积将在最靠近底部的穿孔中增加到最大。然而，在一些方面，孔洞可以保持相同的表面积和/或孔也可以保持不变。

以这种方式，从柱体/锥体的顶部到底部形成连续的穿孔的壁表面。然而，柱体/锥体上只有选定数量的弧段包括从顶部到底部连续延伸的竖直对齐的壁区段。类似地，只有竖直定位在孔之间的那些区段限定水平支撑构件，而定位在孔洞之间的相应区段限定倾斜的、偏斜的或对角的支撑构件。值得注意的是，连续竖直对齐的区段具有与外部螺旋迹线(如图所示)或内部螺旋迹线相对应的直径，使得倾斜的支撑构件与另一个迹线(例如，内部螺旋迹线，如图所示)相对应。

螺旋迹线和壁区段的这种配置为偏置构件的表面提供了一种“波纹状但穿孔的”布置。值得注意的是，这种布置使得外部螺旋迹线和内部螺旋迹线都被穿孔中断(即，当它们沿着柱体/锥体盘旋时，不仅仅包括实心壁)。此外，外部螺旋和内部螺旋都将具有增加的半径(如从柱体/锥体的中心点/中心轴线测量的)。然而，在优选方面，外部螺旋迹线的最小半径等于或大于内部螺旋迹线的最大半径。此外，倾斜支撑构件径向散布在水平支撑件的上方和下方，而限定数量的竖直支撑件(比孔组的数量大两倍，例如4组孔用8个竖直支撑件)连接这些倾斜支撑件和竖直支撑件，同时限定孔洞和孔的边缘。

最后，单独的法兰在柱体/锥体的顶部和底部提供了平坦的界面。这些界面可以包括由径向肋以及顶部处的内部圆形壁和外部圆形壁分隔/限定的凹陷形状。底部可以包括轴向延伸的法兰或侧壁，在外部径向面和/或内部径向面上设置有凹口或联接结构，凹口与柱体/锥体的中心轴线竖直对齐。这些顶部法兰和底部法兰以及其中设置的任何其他形状或特征可以将弹簧固定在更宽的泵内，如下所述。

这种波纹状但穿孔的布置产生了足够的弹性和偏置力，同时还减少了重量和材料用量。在不打算受操作理论的限制的情况下，与常规的实心波纹管相比，本发明的偏置构件中没有材料允许使用者更容易压缩弹簧，在所述常规的实心波纹管中，实心材料的体积更难以(如果不是不可能的话)完全压缩。值得注意的是，竖直构件、倾斜构件和水平构件的特定布置确保了偏置构件将返回到其原始形状，而不会旋转或扭转到偏置构件本身以某种方式受损的程度(断裂的构件、从其原始位置移位等)。

上述偏置构件可以由单一聚合材料注射成型，与其余部件类似或相同。聚丙烯、聚乙烯和其它相容的和/或类似的可回收聚合树脂特别有用。

关于偏置构件的螺旋性质，对特定手性配置的描述不旨在具有限制性。因此，左旋螺旋和右旋螺旋都是可能的，只要内部螺旋迹线和外部螺旋迹线保持互补(即，都在左旋方向或右旋方向上延伸)。

现在转向图1-5B，偏置构件100具有大致柱形的形状，侧壁区段200近似符合截头锥形表面。包括顶部310和底部320的法兰300限定构件100的顶部边缘和底部边缘。柱体本身包括中心轴线C-C。

法兰310可以包括径向肋312以及内部径向壁314和外部径向壁316。这些特征一起在法兰310的水平表面内限定不同且可能重复的形状318(例如，如图所示，弯曲的梯形)。

法兰320可以包括轴向延伸壁322。在壁322的至少一个面(内部面或外部面)上，形成间隔开的通道或凹口324。

虽然特征312、314、316、318与法兰310相关联，但应当理解，这些特征可以设置在法兰320上。以相同的方式，特征322、324可以结合到法兰310上。在一些方面，壁324可以与径向壁318重合，使得所有前述特征被提供给一个或两个法兰310、320。

如上所述，薄壁区段210沿着区段200的轴向长度延伸。外部螺旋迹线220以与内部螺旋迹线230互补的间距(即，迹线相对于区段200的假想水平平面的角度)围绕区段200盘旋。孔洞240和孔250被设置成轴向对齐的组(如图所示，每组四个)，以便中断螺旋220，而螺旋230沿着孔250的边缘通过。孔洞240具有椭圆形形状，而孔250被设置为梯形，尽管这些可以被统称为“穿孔”

在区段200内形成的连续壁包括水平构件260、倾斜构件270和竖直构件280。一般来说，竖直构件280将包括沿着线282-282对齐的连续实心材料的直线。构件260、270、280的定位还用于限定穿孔240、250。

通道210在图4中得到最佳说明。这里，在构件260、270、280的部分中发现的厚壁区段202与薄壁区段204形成对比。如图所示，这些薄区段204与孔洞240对齐，尽管也可以形成与孔250对齐的通道210。

图4还描绘了孔洞240的组和孔250的组如何沿着区段200的表面交替。在这种布置中，每个组设置在壁200的相应弧形区段242、252上。优选地，提供相等数量的孔洞240的组和孔250的组，尽管布置可以提供这样的组合，即其中相对于孔250的组的数量提供多一组或少一组的孔洞240。值得注意的是，为了支撑和限定构件260、270、280，每个弧形区段242、252是离散的并且基本上不重叠。然而，在一些实施例中，可以沿着穿过轴线C-C的略微盘旋的路径提供这些组。

值得注意的是，偏置构件100包括孔311，该孔具有的内径将与下述的泵杆配合。在构件100的底部处沿着线326-326截取的内径将大于孔311的内径。在一些方面，沿着326-326的内径也将大于法兰310本身的外径。

图8A和8B中示出了偏置构件的替代布置。这里，外部螺旋迹线220和内部螺旋迹线230保留在偏置构件100A上。然而，不需要减薄的通道。相反，孔250A延伸壁区段200的长度。此外，提供了多个不同形状的孔洞240A、240B、240C。这些孔洞可以具有不同的形状和尺寸，图8A和8B中所示的三个孔洞仅仅是示例性的而非限制性的。此外，孔洞和孔可以具有与上面关于偏置构件100描述的所有相同的特征。

值得注意的是，偏置构件100A保留倾斜构件270和竖直构件280，如上所述。然而，法兰310、320可以提供竖直支撑以限定孔250A。此外，孔洞240A、240B、240C沿着壁区段200内的公共轴线或盘旋迹线对齐；然而，它们不同的尺寸意味着它们可能不像图1至图5B的偏置构件100中所示的那样均匀布置。

偏置构件100和100A之间的其他共同特征包括沿着外部螺旋迹线220的中断(通过穿孔)以及迹线220、230的相对直径/半径特征。尽管在图8A和8B中未示出，偏置构件100A还可以包括法兰310、320上的接口结构(例如，肋、径向壁、凹口等)。一般来说，除了偏置构件100A的相对直径和轴向高度不如偏置构件100的明显(或重要)之外，这种替代布置提供了与上述基本相同的所有益处(在许多分配泵设计中，偏置构件100被预期为金属线圈弹簧的直接替代物)。

进一步参考图9A至图10，设想了一系列全聚合物偏置构件100B的又一个方面。这些构造(包括但不限于叠堆X、Y、Z)特别适于在标准化的分配器泵驱动器中采用，如下所述。然而，偏置构件本身被设置为多个模块化单元M，这些模块化单元以特定的模式堆叠在彼此的顶部上，以便允许调节偏置构件和分配泵的弹簧力和所产生的分配能力。具体地，模块化单元M的定向适于调节整个偏置构件X、Y、Z的高度和压缩冲程。这些调节影响由整个叠堆传递的弹簧力，从而使得单个单元M能够批量生产，同时仍然保持柔性以调整叠堆以使其满足流体/分配泵的特定性能需求(如下所述)。值得注意的是，轴向高度的变化足够小，以允许叠堆X、Y、Z中的任何一个(或本文设想的其它叠堆)被引入到下面的分配泵中，而无需进一步改变泵设计或模块化单元本身。

模块化单元M具有截头锥形形状和螺旋，如上文针对偏置构件100、100A所述。为了形成模块化偏置构件100B，多个单元M被堆叠并且依赖于设置在法兰310和320上的联接特征彼此联接。

叠堆中的每个模块化单元M以嵌套关系(叠堆Z)、邻接关系(叠堆X)或混合关系(叠堆Y)邻接其他模块化单元。在嵌套关系中，单元M的窄端沿着相同方向对齐，而在邻接关系中，不准许这种嵌套。混合关系考虑了至少一组邻接单元和一组嵌套单元的组合。

在模块化单元M中，法兰320(在较宽端处)包括轴向延伸壁322，其具有的内径大于法兰310(在较窄端处)的外径。凹口或其他特征324(例如，珠粒和凹槽、狭槽/卡口、卡扣-凸片等)可被设置成与法兰310上的相应珠粒或突起相配合，使得当模块化单元M全部嵌套在彼此内部时(如下所述)，这些联接特征将单元彼此固定并且抑制不希望的旋转或分离。替代地，特征324设置在法兰320的顶面上，以便被法兰310的水平面接收(例如，在外壁316上，在重复形状318内，等等)。

壁322中可以包括凸台或止挡结构，以防止邻接单元/嵌套单元推进到叠堆中过远。值得注意的是，因为模块化单元都是相同的，所以限定孔311的内径保持恒定，以便允许偏置构件100B与构件100、100A一样被结合到泵设计中。

在邻接关系中，界面形成在法兰310或法兰320之间。因此，附加特征324和/或特征312、314、316中的任何一个上可以被设计成具有沿着水平平面/邻接的界面的联接布置。

这些不同位置的最终结果在图9A和9B中得到最佳说明。通常，每个模块化单元具有标称高度H。邻接的叠堆将具有轴向高度S1(叠堆高度等于n×H，其中n是叠堆中的单元的数量)，而嵌套的叠堆将具有较小的轴向高度S2(叠堆高度小于n×H)。这种差异相当于嵌套叠堆的冲程长度更短，这意味着嵌套叠堆将产生更小的弹簧力和更小的吸力。混合的叠堆(其中n>3)将产生相对更大的力和吸力，而完全邻接的叠堆将产生最大的力和吸力。

弹簧力和抽吸能力的这些差异(这也可以转化为更大体积的分配剂量)使分配器泵制造商能够微调和改善泵的性能，而不需要制造额外的/不同的零件。相反，制造商只需要改变模块化单元M的定向，或者附加地/替代地，根据需要/期望增加或减少单元。

图10示出了如何通过增加叠堆X、Y、Z内的单元M的数量来扩展该模块化概念。随着单元M的数量的增加，轴向行程长度XI、Yl、Z1(相对于公共基线B)可以进行更具体的定制。还可以添加更多的单元，以进一步增加弹簧力、吸力等的范围。

因此，除了由偏置构件100B形成的独特结构之外，本发明的另一个方面涉及一种制造分配器泵的方法。具体地，具有杆的致动器头部和泵发动机被分开提供。多个模块化弹簧单元置于致动器头部和泵发动机之间。然后调节每个模块化弹簧单元的定向，以增加或减少分配器泵的弹簧力和泵送特性。在一些方面，可以添加或移除一个或更多个模块化弹簧单元。所有的模块化弹簧单元基本上是相同的并且具有本文所述的物理特性。

如上所述，联接特征可以颠倒，使得轴向壁成为法兰310的一部分并且法兰320呈现水平表面。还可以仅基于嵌套关系来设计模块化单元M的叠堆，而不需要附加联接特征。

值得注意的是(并且如图9A至图10所示)，模块化单元不一定需要上述穿孔。虽然孔洞的尺寸和形状为设计者提供了开发具有足够柔性和弹簧力的全聚合物弹簧的自由，但是模块化方法可以补充或替代穿孔。此处结合根据本发明的任何聚合物弹簧的关键特征是：形成截头锥形形状的内部螺旋迹线和外部螺旋迹线以及上部法兰和下部法兰，包括配合的接合特征，以使得单元M的叠堆能够容易且可靠地组装。

最后，该模块化方法允许泵设计者考虑所有聚合物泵设计，其中模块化单元M的数量(更具体地，所有这些单元的累积高度)可以使偏置构件100B在几乎任何往复泵设计中替代金属线圈弹簧。此外，对更大弹簧力或更小弹簧力的需求可以允许设计者选择和微调构件100、100A中的穿孔的数量，以允许更宽的设计范围。还可以混合并且且匹配穿孔的偏置构件和非穿孔的偏置构件，只要它们具有相同的覆盖区/尺寸。

鉴于上述情况，往复泵分配器可以完全由可回收材料(比如聚合物)制成，而不需要金属部件。泵主体联接至容器，同时设置在主体和致动器之间的全聚合物偏置构件产生足够的吸力(在致动时)，以便从容器中分配流体。偏置构件的形状为中空柱形，其具有两个偏离且全等的螺旋边界来限定构件的轮廓。该轮廓的部分由不同厚度的实心表面限定，沿着轴线形成规则的、间断的椭圆形形状的孔。在某些实施例中，这些轴线限定了截头锥形形状。

如上所述，偏置构件具有围绕柱体/锥体的面旋转超过360°、更优选地超过540°或720°(即一圈、一圈半或两圈整)的外部螺旋迹线和内部螺旋迹线。

偏置构件(作为单个单元或模块化单元的叠堆)置于致动器头部和泵主体之间。致动器头部包括分配喷嘴，该分配喷嘴通常垂直于泵发动机往复运动的轴线。喷嘴连接至分配管或杆，该分配管或杆同轴地延伸到泵主体本身中。致动器还包括沿着其底面的配合附件，该配合附件接合偏置构件的顶面。

泵主体包括可旋转地附接到容器上的帽、插入件和主体柱体。插入件和/或主体柱体可以附接到帽上，使得整个泵主体相对于致动器头部的往复移动(由偏置构件引起的)保持静止。插入件可以包括在其顶部内面上的配合附件，以容纳偏置构件的底端。插入件还被部分地且同轴地接收在主体柱体中。

反过来，主体柱体限定泵室。可移动活塞与中空主体柱体的内部面壁形成滑动密封。单独地，插塞元件附接到杆上，并且该插塞元件还响应于致动器头和杆的往复运动而在泵室内移动，从而改变泵室的容积。因为插塞元件与杆一致移动，而活塞在下行冲程中产生足够的空间，以暂时打开插塞元件中的孔，以允许流体通过。以这种方式，插塞元件充当泵室的出口阀。

值得注意的是，泵发动机被设计成包含上锁位置。因此，当泵完全伸出时，密封界面被接合，包括由插塞元件抵靠活塞施加的径向力，以将活塞密封到主体柱体的内侧壁。插入件或帽的顶面上的倒角和/或一组斜面接合致动器头部上的结构，以确保致动器保持锁定在向上的位置。用于锁定的其他布置也是可能的。

上锁位置确保偏置构件不会受到与长时间保持在压缩位置相关联的不必要的应力。据信，长时间的压缩应力可能会降低本文所述的全塑料偏置构件的性能。

泵的其余特征与其基本功能有关。例如，汲取管确保流体可以从容器的内部容积中抽出。入口阀(比如球阀)控制进到泵室中的流体的流量。容器被配置成通常通过螺纹连接的方式联接至泵主体，使得泵在容器口部处或在容器口部附近接合相应的一组特征。容器本身必须保留待分配的流体并具有足够的刚性和/或通气能力，以承受泵送运动和由本文所公开的结构产生的伴随的压力差。

虽然描绘了常规的流体分配泵，但本文所设想的偏置构件也适合于在泡沫泵和其他分配器中使用。作为一个示例，缩短的偏置构件100A具有用于在扳机式喷雾器中使用的适当尺寸。这还将使得更多数量的模块化单元M能够被结合到偏置构件100B中，从而在固定的轴向高度范围内提供更大范围的可能的弹簧力(即，B-Y1的最大值和B-Z1的最小值，如图10所示)。

泵式分配器的所有部件应由具有足够柔性和结构完整性以及化学惰性的材料制成。某些等级的聚丙烯和聚乙烯是特别有利的，尤其是考虑到不存在任何热固性树脂和/或不同的弹性聚合物共混物。还应根据可加工性、成本和重量来选择材料。适用于注射成型、挤出或其他普通成型工艺的普通聚合物应具有特殊效用。

参考图6A-7B，分配泵500包括致动器600和泵主体700。封闭帽800固接到帽700上，使得这些部件保持固定到与泵500联接的容器(未示出)上。应当注意的是，图7A和图7B特别适用于单个偏置构件或偏置构件的堆叠，如本文所设想和描述的。

致动器600包括头部610，该头部包括用于分配流体的出口喷嘴630。该流体经由中空管状杆620从容器和泵主体700输送。裙部612可以从头部610向下延伸，接合特征622设置在裙部612中和/或杆620的上部部分中的外部面中。特征622联接至法兰310，使得偏置构件100(或100A或100B)将致动器600推动到伸出位置(即，远离固定主体700和封闭件800)中。

泵主体700包括限定泵室732的柱体730。腔室732的容积通过施加到头部610的致动(即，向下的轴向力)而改变，偏置构件100提供足够的力以将致动器600返回到其伸出位置。在这样做时，阀740暂时移位，并且流体被吸入到腔室732中。在随后的致动中，已经在腔室732中的流体被迫使经过阀742、向上通过杆620的中空间隙、并且流出喷嘴630。阀740、742可以是暂时可移位的球阀、瓣阀、隔膜或其他已知结构。

偏置构件100的底部法兰320位于形成在芯撑(chaplet)连接器750上的径向凸台752上。连接器750将主体700固接到封闭件800上。连接器750(或主体700和封闭件800的界面)被形成为使得通气口和/或补充空气自由地通过，以便避免密封容器和周围环境之间的压力差。

凸台752还用作活塞元件720的上止挡。活塞720在柱体730内轴向滑动，以改变腔室732的容积(这需要活塞720密封地接合柱体730的内部面)。杆620的下边缘联接至活塞720或邻接该活塞，使得两者在致动时向下移动，同时偏置构件100的弹性确保致动器600返回到伸出位置，从而将活塞720与其一起向上拉。以这种方式(并且如上所述)，流体通过汲取管710被抽取并且最终从喷嘴630分配。

封闭帽800可以包括用于通气和流体容纳的密封件以及用于附接到容器颈部上的联接特征(例如螺纹)。值得注意的是，偏置构件被期望具有特定效用的布置是泵500被设计成联接至常规的窄颈容器的那些布置。在这种容器中，颈部的直径(以及偏置构件100的最大可允许直径)小于致动器600的预期轴向行程长度。换句话说，这意味着偏置构件100必须是轴向可压缩的并且沿着超过构件100本身的最大外径的长度仍然是弹性的。在一些布置中，轴向行程可以比该直径大1倍、2倍或3倍。

该公开中对联接的引用应理解为包含该领域中使用的任何常规手段。尽管可以采用螺纹连接、珠粒和凹槽以及狭槽和凸台组件，但是这也可以采取部件的卡扣装配或强制装配的形式。还可以使用粘合剂和紧固件，但是必须谨慎选择这类部件，以便保持组件的可回收性质。

以相同的方式，接合可以包括联接关系或邻接关系。这些术语以及对联接的任何隐式引用或显式引用都应在其使用的上下文中予以考虑，并且任何感知到的歧义都可以通过参考附图来解决。

用于偏置构件和泵的多个方面和实施例包括以下特征中的一个或更多个的任意组合：

·具有杆的致动器；

·被配置成接收杆的泵主体；

·置于致动器和泵主体之间以推动致动器远离泵主体的偏置构件，该偏置构件包括多个模块化单元，该多个模块化单元以堆叠方式布置并且每个模块化单元具有尺寸被设置成同轴接收杆的中心孔；

·其中，每个模块化单元包括上部径向法兰、下部径向法兰、壁区段、中心孔和从内部螺旋迹线径向偏离的外部螺旋迹线，外部螺旋迹线和内部螺旋迹线都围绕偏置构件的中心轴线从底部边缘向顶部边缘盘旋，以便使壁区段具有波纹状表面；

·其中，每个模块化单元的上部径向法兰被配置成被接收在叠堆中相邻单元的下部径向法兰中或者与叠堆中相邻单元的上部径向法兰邻接；

·其中，如在偏置构件的水平平面内测量的，外部螺旋迹线的最小半径大于偏置构件的任何水平平面中的内部螺旋迹线的最大半径。

·其中，外部螺旋迹线以基本恒定的轴向距离保持与内部螺旋迹线偏离；

·其中，多个穿孔规则地中断外部螺旋迹线和内部螺旋迹线中的一个或两个；

其中，联接结构形成在每个模块化单元的上部径向法兰和/或下部径向法兰的水平表面上；

·其中，联接结构包括径向对齐的肋、内部圆形壁和外部圆形壁中的至少一个；·其中，联接结构形成在从每个模块化单元的上部径向法兰和/或下部径向法兰轴向延伸的壁的竖直表面上；

·其中，联接结构包括轴向延伸的侧壁、形成在所述轴向延伸的壁的外部面中的联接结构和形成在所述轴向延伸的壁的内部面中的联接结构中的至少一个；

·其中，在每个模块化单元的上部法兰和下部法兰上设置有配合的联接结构，该配合的联接结构被配置成使得来自第一单元的下部法兰嵌套在第二单元的上部法兰中或者邻接第二单元的下部法兰；

·其中，在叠堆中设置两个或三个模块化单元；

·其中，所有模块化单元以嵌套关系或邻接关系设置；和

·其中，在叠堆中以混合关系设置三个模块化单元。

还设想了涉及调节全聚合物分配器泵的全聚合物偏置构件剂量大小的弹簧力的方法的各种实施例，其包括以下的一项或更多项的任意组合：

·提供多个模块化弹簧单元，每个弹簧单元具有中心孔、上部径向法兰、下部径向法兰、中心孔和从内部螺旋迹线径向偏离的外部螺旋迹线，外部螺旋迹线和内部螺旋迹线都围绕偏置构件的中心轴线从底部边缘向顶部边缘盘旋，以便使壁区段具有波纹状表面；

·联接模块化弹簧单元，以便依据模块化弹簧单元是以嵌套关系、邻接关系还是以混合关系布置的来形成具有特定且不同的弹簧力的偏置单元；和

·将偏置单元围绕致动器头部的杆定位在泵主体和致动器头部的杆之间，以便以期望的弹簧力推动致动器头部远离泵主体。

尽管本实施例已经在附图中示出，并且在上述的详细描述中进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，还可以设想多种重新布置、修改和替换。已经参考优选实施例描述了示例性实施例，但是进一步的修改和变更也包含前面的详细描述。这些修改和变更也落入所附权利要求或其等效物的范围内。

Claims (14)

1.一种全聚合物往复式分配器泵，包括：

具有杆的致动器；

被配置成接收所述杆的泵主体；以及

介于所述致动器和所述泵主体之间以推动所述致动器远离所述泵主体的偏置构件，所述偏置构件包括多个模块化单元，所述多个模块化单元以堆叠方式布置并且每个模块化单元具有尺寸被设置成同轴地接收所述杆的中心孔；

其中，每个模块化单元包括上部径向法兰、下部径向法兰、壁区段、中心孔、和从内部螺旋迹线径向偏离的外部螺旋迹线，所述外部螺旋迹线和所述内部螺旋迹线都围绕所述偏置构件的中心轴线从底部边缘向顶部边缘盘旋，以便使所述壁区段具有波纹状表面；并且

其中，每个模块化单元的上部径向法兰被配置成被接收在叠堆中相邻单元的下部径向法兰中或者与所述叠堆中相邻单元的上部径向法兰邻接。

2.根据权利要求1所述的分配器泵，其中，如在所述偏置构件的水平平面内测量的，所述外部螺旋迹线的最小半径大于所述偏置构件的任何水平平面中的内部螺旋迹线的最大半径。

3.根据权利要求1所述的分配器泵，其中，所述外部螺旋迹线以基本恒定的轴向距离保持与所述内部螺旋迹线偏离。

4.根据权利要求1所述的分配器泵，其中，所述多个穿孔规则地中断所述外部螺旋迹线和所述内部螺旋迹线中的一个或两个。

5.根据权利要求1、2、3或4中任一项所述的分配器泵，其中，所述联接结构形成在每个模块化单元的上部径向法兰和/或下部径向法兰的水平表面上。

6.根据权利要求5所述的分配器泵，其中，所述联接结构包括径向对齐的肋、内部圆形壁和外部圆形壁中的至少一个。

7.根据权利要求1、2、3或4中任一项所述的分配器泵，其中，联接结构形成在从每个模块化单元的上部径向法兰和/或下部径向法兰轴向延伸的壁的竖直表面上。

8.根据权利要求7所述的分配器泵，其中，所述联接结构包括轴向延伸的侧壁、形成在所述轴向延伸的壁的外部面中的联接结构和形成在所述轴向延伸的壁的内部面中的联接结构中的至少一个。

9.根据权利要求1、2、3或4中任一项所述的分配器泵，其中，在每个模块化单元的上部法兰和下部法兰上设置有配合的联接结构，所述配合的联接结构被配置成使得来自第一单元的下部法兰嵌套在第二单元的上部法兰中或者邻接第二单元的下部法兰。

10.根据权利要求9所述的分配器泵，其中，两个或三个模块化单元被设置在所述叠堆中。

11.根据权利要求10所述的分配器泵，其中，所有模块化单元被设置为嵌套关系或邻接关系。

12.根据权利要求9所述的分配器泵，其中，三个模块化单元以混合关系被设置在所述叠堆中。

13.一种调节全聚合物分配器泵的全聚合物偏置构件剂量大小的弹簧力的方法，所述方法包括：

提供多个模块化弹簧单元，每个弹簧单元具有中心孔、上部径向法兰、下部径向法兰、中心孔和从内部螺旋迹线径向偏离的外部螺旋迹线，所述外部螺旋迹线和所述内部螺旋迹线都围绕所述偏置构件的中心轴线从底部边缘向顶部边缘盘旋，以便使所述壁区段具有波纹状表面；以及

联接所述模块化弹簧单元，以便依据所述模块化弹簧单元是以嵌套关系、邻接关系还是混合关系布置的来形成具有特定且不同的弹簧力的偏置单元。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括将所述偏置单元围绕致动器头部的杆定位在泵主体和致动器头部的杆之间，以便以期望的弹簧力推动所述致动器头部远离所述泵主体。

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