CN1455707A - 液体分配器的注射器用的柱塞 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液体分配器的注射器用的柱塞，它由下列各部分构成：具有外径比注射器的内径稍微小一点的后端部的尖头前端部分12；连接在上述尖头前端部分的后端部16后面的圆筒状筒身部分14，在该筒身部分的后端部具有大致与注射器内径相同的最大外径，并在该处有开口；以及，在结合在上述筒身部分14的开口22附近的外圆周表面上形成的，并且在保持紧贴上述注射器18的内壁面26的状态下能够滑动的凸肩构件24(30、32)。这种柱塞在注射器中不会倾斜，始终能够在注射器内顺利地工作。

Description

液体分配器的注射器用的柱塞
技术领域
本发明涉及把填充在注射器内的呈膏状、油脂状等的电气材料，粘接剂，或者其他液体材料，以微量排出和/或以高频度排出时，能在所使用的液体分配器中，使注射器内的液体始终以适当的压下量准确地排出来的，合适的注射器用的柱塞。
背景技术
液体分配器是电子工业等行业广泛使用的装置，使用这种装置的目的是，以脉冲方式向填充了液体材料的注射器供入加压的空气，通过这种空气脉冲对液体材料加压，使安装在注射器前端的针头以规定的微量和/或高频度地排出液体。在使用这种装置排出液体的过程中，虽然每排出一次液体，注射器内的液面高度都下降一点，但当这种液体的粘度为中等粘度或者粘度很高时，附着在注射器壁面上的液体的量就很多，可以看到只有注射器中心部分的液面高度特别低的现象。当发生这种现象时，由于空气穿过了这种液体，要让液体准确地定量排出就很困难。
而且，在排出不透明的液体材料的情况下，这种现象特别严重。因为当不透明的液体材料附着于通常是透明的注射器的壁面上时，从外部无法用目测确认其液面高度下降了，排出液体的作业就有一直在加压空气穿过液体的状态下进行下去的危险。
因此，为了防止这种现象的发生，曾试图在填充在注射器内的中、高粘度的液体材料上面，设置如图4(a)或图4(b)所示的圆柱形柱塞，或者如图5所示的在圆柱体的圆周面上带有密封环的柱塞，或者如图6所示的在空心圆筒的外圆周面上形成上下两圈凸缘的柱塞，以便借助于这些柱塞大致均匀地对整个液体材料的表面施加压力，并试图防止这种液体材料附着在注射器的壁面上。
可是，在这些现有技术中，如图4(a)所示，当使用直径稍小于注射器a的圆柱形柱塞b来挤压液体材料c时，当这种液体材料c中含有油脂状钎焊料那样的固形物的物质时，由于这种固形物会夹在注射器a与圆柱形柱塞b之间，妨碍了柱塞b顺利地运动，就会发生不能获得规定分量的液体的问题。另一方面，如图4(b)所示，当把圆柱形柱塞b的直径做得比注射器a的内径小很多时，虽然在两者之间夹入固形物的问题解决了，但是通过两者之间的液体材料的量多了，于是柱塞b就会沉到液体中去，除了不能有效地发挥柱塞b原有的功能之外，还会产生无法从外部看清液面高度的问题。
此外，如图5所示，在圆柱体的圆周表面上设置密封圈d的柱塞e，虽然能完全防止液体材料通过注射器a与柱塞e之间的间隙，但是，当质地柔软的密封圈d变形时，除了会因为在它与注射器之间夹入液体材料中所含的固形物而妨碍柱塞e的顺利运动之外，还由于产生了密封圈d相对于注射器壁面的摩擦阻力，发生妨碍空气脉冲对柱塞e的正确加压的问题。
还有，在如图6所示那样的带凸缘的柱塞f中，虽然能借助于上述凸缘g与注射器a的滑动接触，有效地防止液体材料c通过柱塞f与注射器内壁面之间，以及液体材料中所含的固形物卡在凸缘g与注射器a的内壁面之间的问题，但是，当向上述柱塞f供应加压的空气，使液体材料c从针头排出来的时候，在停止向上述柱塞f供应加压空气的那一瞬间，由于在此之前受到压缩的液体材料c对压缩的反作用力，将在柱塞f上施加将其推压回去的作用力，因此，特别是在位于上方的凸缘g的下方，会从其上方吸入空气。这样，这种万一被吸入的空气，不仅不可能在正常的排出液体材料c的工序中从凸缘g上方抽出来，而且还有在反复进行的排出工序中继续增加的倾向，这种情况，几乎与图5中所示的在圆柱体圆周表面上设置密封圈d的柱塞e的情况大致相同。
而且，随着吸入的空气的增加，由于以脉冲方式供应给柱塞的加压空气的压力，是通过产生压缩变形的吸入空气传递给液体材料的，向液体材料传递压力的速度减慢了，进而，将导致从针头排出的液体材料的排出量发生变化，严重时，还可能导致完全不排出液体材料。
为了解决上述关键问题，本申请的发明人曾在特开平5-200343号专利文献(美国专利5,360,146号)中提出了经过改进的柱塞方案。
这种柱塞如图7所示，其结构具有以下各部分：其后端部4的外径稍稍比注射器的内径小一点的尖头前端部分1；连接在尖头前端部分1后面的直径比尖头前端部分1的后端部4小的小直径筒身部分2；接着连接在上述小直径筒身部分2的后面，具有比注射器内径大的最大外径的筒状部分3；以及沿着注射器的轴线方向延伸，把上述筒状部分3分割成许多块叶片8的窄缝7。
可是，这种经过改进的方案还留有下述必需解决的问题。即，在原先提出的现有技术中，柱塞与注射器内壁面的接触，是在设置在柱塞上部的筒状部分3，与设置在柱塞下部的尖头前端部分1的后端部4这两个部位发生的，由于在后端部4与注射器内壁面之间，存在着容许液体材料中所包含的某些固形物通过的间隙，所以不可能完全防止柱塞向侧向歪斜。此外，在发生这种歪斜的情况下，柱塞外径最大的部分就不能与注射器的内壁面均匀接触，而加压空气对柱塞的推力也不是完全朝下，也有作用在注射器内壁面上的力，因而存在着不能确保柱塞顺利地工作的问题。
更进一步，在这种原先提出的现有技术的柱塞中，设置在上部的筒状部分3是壁厚比较薄的圆筒形状，而设置在下部的尖头前端部分1和小直径筒身部分2，虽然没有沿着它们的轴线方向的中央孔9，但是，在整体上还是壁厚比较厚的形状，将其用于排出比重比较大的粘度中等或者较高的液体材料比较合适，而对于微量地排出水和酒精之类比重比较小，粘度低的液体材料，就不合适了。
发明内容
本发明的目的是提供一种能解决包括以上所说的现有技术中的所有的问题的液体分配器的注射器用的柱塞，特别是，提供一种能始终保持对注射器内壁面的优良的密封性能，而且，就是在微量排出比重比较小的液体材料时，也能始终确保顺利地工作的柱塞。
为达到上述目的，本发明人经过锐意的研究，研究出了主要由下列内容构成的本发明。
即，本发明的液体分配器的注射器用的柱塞的特征在于，它由下列各部分构成：具有外径比注射器的内径稍微小一点的后端部的尖头前端部分；连接在上述尖头前端部分的后端部后面的圆筒状筒身部分，在该筒身部分的后端部具有大致与注射器内径相同的最大外径，并在该处有开口；以及，在结合在上述筒身部分的开口附近的外圆周表面上形成的，并且在保持紧贴上述注射器的内壁面的状态下，能够滑动的凸肩构件。
在上述柱塞中，凸肩构件最好由两个环形曲面部分形成，这两个环形曲面部分紧贴着沿注射器的内壁面的圆周方向上不同的内表面区域。
此外，最好从上述凸肩构件与圆筒状筒身部分的结合部分附近开始，形成通过圆筒状筒身部分内侧的细管道。
还有，整个柱塞最好用质地比较柔软的树脂材料制成。
此外，本发明的液体分配器的注射器用的柱塞，是用质地比较柔软的，有弹性的树脂材料制成的，而且，整体上大致呈薄壁中空的炮弹状结构，是介于上述液体材料与加压空气之间，用于把上述空气的压力传递给接受压力的液体材料的柱塞，其特征在于，它由下列各部分构成；具有外径比注射器的内径稍微小一点的后端部的尖头前端部分；连接在上述尖头前端部分的后端部后面的圆筒状筒身部分，在该筒身部分的后端部具有大致与注射器内径相同的最大外径，并在该处有开口；以及结合在上述筒身部分的开口附近的外圆周表面上而形成的，并且在保持紧贴上述注射器的内壁面的状态下能够滑动的凸肩构件；以及从上述凸肩部件与圆筒状筒身部分的结合部分附近形成通向圆筒状筒身部分内侧的细管道。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的立体图；
图2是图1的示意纵断面图；
图3是图2中的局部放大图；
图4是以往的实施例的示意纵断面图；
图5是另一个以往的实施例的示意纵断面图；
图6是又一个以往的实施例的示意纵断面图；
图7是再一个以往的实施例的示意纵断面图。
具体实施方式
本发明的液体分配器的注射器用的柱塞，在沿着注射器内壁面向上下方向移动时，结合在上述筒身部分的外圆周表面上的凸肩构件，始终都处在保持紧贴注射器内壁面的状态下。
按照这样的结构，由于柱塞不会相对于注射器发生倾斜，就能保证柱塞始终都能顺利地滑动。
此外，在上述柱塞中，与注射器内壁面接触的凸肩构件，最好由贴紧着沿注射器内壁面的圆周方向不同的内表面区域的，两个环形曲面部分构成。
由于这种结构的凸肩构件与注射器的内壁面为面接触，能使接触更加稳定，所以能阻止柱塞产生倾斜的姿态，而且，由于始终保持紧贴的状态，就能使柱塞沿轴向的移动更加顺利。
此外，最好从上述凸肩构件与圆筒状筒身部分的结合部分附近开始，形成通向圆筒状筒身部分内侧的细管道。这条细管道具有将液体材料中所包含的空气排到柱塞外部去的功能，借助于这种功能，就能阻止空气混入凸肩构件与注射器内壁面接触的分界面中，就能更加稳定地排出液体材料。
更进一步，整个柱塞最好用聚四氟乙烯树脂之类比较柔软的有弹性的树脂材料来制造，而且最好做成大致呈炮弹形状的中空构造。这样，由于可以把柱塞的整体重量做得很轻，就能适用于排出比重小的液体材料。此外，由于能使凸肩构件具有弹性，在受到加压空气的压力时，整个柱塞会扩展成研钵的形状，特别是圆筒状筒身部分的后端部附近，将向注射器的内壁面方向扩展，于是，凸肩构件就更加有力地弹性地紧贴注射器的内壁面，并且在保持着这种紧贴的状态下进行移动，一边干净地刮掉液体材料，一边进行排出液体的作业。
在将这种柱塞插入注射器的过程中，结合在圆筒状筒身部分的外圆周表面上的凸肩构件，其环形曲面处于紧贴注射器内壁面的状态下，可靠地防止了它相对于注射器的倾斜，能保证它始终正确地插入注射器中。
此外，在这种插入的过程中，柱塞的尖头前端部分，不但会把空气，而且也会把液体材料，哪怕它是包含有固形物的，都压到在其后端部分与注射器之间的适当间隙下方的圆筒状筒身部分这一侧。在这一方面，向注射器上方压出的液体材料，不管它是否含有固形物，都能借助于在直径方向缩小的弹性状态下嵌入注射器中的圆筒状筒身部分，进而又借助于各凸肩构件，有效地把他们堵在其下方。
因此，此时，无论是在柱塞插入注射器时，还是在后面接着进行的排出作业时，都能借助于凸肩构件的有弹性的紧贴作用，有效地防止残余液体材料附着在注射器圆周方向的大部分壁面上，而且，也能切实地防止固形物夹入注射器的壁面与凸肩构件之间。即，既能够干净地刮掉附着在注射器内壁面上的液体材料，也能清楚地看到液面的位置。
而且，当以脉冲方式向插入注射器内的柱塞供入加压空气时，这种加压的空气通过柱塞间接地对液体材料加压，于是，液体材料便根据空气的压力和脉冲的长度，准确地按照规定的量从安装在前端部分的针头排出。
另外，在这种排出工序中，包含在液体材料中的固形物，即使到达了凸肩构件上，但是，由于这种凸肩构件在弹性变形的状态下与注射器的壁面处于紧密的面接触状态，所以，如上所述，这些固形物完全没有被夹在凸肩构件与注射器之间的危险，因而，能确保柱塞始终顺利地工作。
实施例
下面，参照附图描述本发明的实施例。
图1是本发明的一个实施例的立体图；图2是纵断面图；图3是
图2中的要部放大图。
图中的标号10表示用聚四氟乙烯树脂之类有弹性的软质材料制成的，整体呈炮弹状中空结构的柱塞；标号12是做成前端呈圆锥状，或其它形状的尖头前端部分；标号14是连在尖头前端部分12后方的具有下述或其他适当形状的薄壁圆筒形筒身，它呈直圆筒形，至少是外径逐渐向后方增大的圆筒形，只有后端部是具有均匀一致的内、外径的圆筒形。以上各个部分都处于同一条轴线上。
上述尖头前端部分12的后端部16的外径稍小于注射器18的内径，两者之间的间隙不但可以通过空气和液体材料11，而且也能让包含在上述液体材料11中的某些固形物通过和流动。
而且，连接在尖头前端部分12的后端部16后面的圆筒形筒身14的外径，随着它离开后端部16而逐渐扩大，在它的后端部20上达到最大外径。上述最大外径大致与注射器内径的尺寸相同，这样，在它配合在注射器18中的状态下，就如下文中所说，结合在其圆筒形筒身14的外圆周面上的凸肩构件24，由于它的弹性变形，而与注射器的内壁面26发生非常紧密的面接触，基本上能可靠地防止固形物进入这两者之间，并且防止液体材料11的残余附着在注射器的壁面上。
另外，圆筒形筒身14在其后端部20处是用标号22表示的开口，凸肩构件24结合在此开口的周边部分附近。本实施例中的凸肩构件24与圆筒形筒身14做成一个整体，在与圆筒形筒身14的开口的周边相应的位置上，分别形成能相对于注射器内壁面滑动的第一环形曲面30，和与其隔开距离，位置靠近尖头前端部分12的第二环形曲面32。并且，在这两个环形曲面30和32之间，形成把它们连接起来的凹曲面34。
各环形曲面30、32都具有紧贴注射器18的内壁面26的形状，即，在圆筒形外圆周面的一部分上形成外径稍稍大于注射器内径的相同的形状。在柱塞10配合在注射器18中的状态下，以及在它沿着轴向移动的过程中，各环形曲面发生弹性变形，紧贴在注射器内壁面26上，并能在保持这种紧贴的状态下滑动。
而且，这种凸肩构件24由于它的环形曲面30、32的弹性变形，与注射器内壁面26的面接触非常紧密，即使注射器的内径稍微有些偏差，它也完全能弥补这种偏差。
此外，如图1所示，在上述凸肩构件24的根部附近，在相对的位置上设置了一对从液体材料11液面附近的圆筒形筒身14的外圆周表面通到其内侧的细管道36，液体材料中所含有的空气，以及极少的一部分液体材料能通过这两条细管道排到外部去。
此外，在图中所示的实施例中，在尖头前端部分12内部的中央部分上设置了一根立柱38，并从这根立柱38的顶部向着它的底部设有螺孔，带有外螺纹的零件(图中未表示)能拧入其中，以便能方便地把压到前进极限位置的柱塞10从注射器18中拔出来。此外，在具有测量注射器18内液面高度的接近传感器或其它部件的情况下，也可以用螺纹固定这种检测部件。
下面，简单说明具有上述结构的柱塞的作用。
首先，在已经把柱塞10插入填充了液体材料11的注射器18内的情况下，用手指，或者用加压工具，沿着注射器18的轴线方向把柱塞10压进去，于是，柱塞的凸肩构件24的两个环形曲面30、32便与注射器内壁面26发生面接触，顺利地进入注射器内，并且防止了相对于注射器18的倾斜。
此时，当尖头前端部分12进入液体材料11内时，液体材料的一部分由于尖头前端部分12的作用而被推开，当继续前进时，这些液体材料11便迅速通过尖头前端部分12的后端部16与注射器内壁面26之间的间隙，到达圆筒形筒身14，进而到达凸肩构件24。
另外，一部分液体材料1和被封闭在其中的空气已经先期到达凸肩构件24处，预先滞留在凸肩构件24周围的空气，随着液体材料11和被封闭在里面的空气流入凸肩构件24的周围，通过设置在圆筒形筒身14上的细管道38，慢慢地向外部排出。
可是，在把柱塞压入注射器内的时候，即使有包含在液体材料11内的固形物到达凸肩构件24处，这时，因为凸肩构件24的环形曲面紧贴着注射器的壁面，没有让固形物进入这两个表面之间的空隙，因此，完全没有夹入固形物的危险。
这种柱塞各个部分的作用，不仅存在于压入柱塞的过程中，而且在以后的连续排出液体材料的工序中也完全同样存在。
再稍微具体地说明一下。当向注射器18内灌入加压空气时，整个柱塞10的圆筒形筒身14都向外扩展，此时，由于开口部分22扩展成研钵的形状，因而进一步增强了第一环形曲面30紧贴注射器内壁面26的程度。
如果把柱塞10的形状做成其壁厚从尖头前端部分12向着圆筒形筒身14的后端部逐渐减薄，那么在它受到加压空气的压力的情况下，特别是在圆筒形筒身的后端部附近，就能巧妙地扩展成研钵状。因此，第一环形曲面30能在保持与注射器的内壁面26更加紧贴的状态下印着轴向移动，在干净地刮掉液体材料的同时，进行排出液体材料的作业。另一方面，此时，第二环形曲面32虽然也与注射器内壁面26紧贴，但是因为向注射器内壁面方向的扩展较小，紧贴的程度不如第一环形曲面30的强。因此，整个凹曲面34不会由于对柱塞10加压而产生紧贴在注射器内壁面26上的弹性变形，因而不会妨碍柱塞10的顺利滑动。
而且，在此之后，每一次以脉冲的方式向柱塞10供给加压空气，第一环形曲面30便向注射器内壁面26方向扩展，在进一步加强弹性紧贴的同时，还能在此状态下顺利地移动，这样，就能使液体材料11排出。而且，当排出量达到规定值时，如果停止供应加压空气，第一环形曲面30便借助于其弹性恢复力向着与注射器内壁面相反的方向变形，回到原来的接触状态。
根据上述说明就可以明了，按照本发明，柱塞沿着注射器内壁面的移动，可以在结合在圆筒形筒身上的凸肩构件与注射器内壁面始终保持紧贴的状态下进行，特别是在受到加压空气的作用时，凸肩构件是在进一步加强与注射器内壁面紧贴的同时，沿着注射器内壁面滑动的，所以不会使柱塞在注射器中倾斜，而且，注射器内的柱塞始终都能顺利地工作。此外，由于能把附着在注射器内壁面上的液体材料干净地刮掉，所以就能很容易地从注射器外部看到液面的高度。还有，由于能把作用在柱塞上的压力直接传递给液体材料，所以就能准确地排出如所期望那样的液体量，与此同时，还几乎能完全防止经过压缩后吸入的空气，在停止供应加压空气之后重新膨胀而引起的，从针头前端滴落液体材料。
本发明的液体分配器的注射器用的柱塞，具有弹性地紧贴在注射器内壁上的凸肩构件，能在继续保持这种紧贴状态下沿着柱塞的轴向滑动，不仅对于中、高粘度的液体材料，即使对于低粘度的液体材料，也能在高频度排出而且排量极小的情况下，始终确保顺利地工作，很适用于电子工业等行业的液体定量排出装置。

Claims (4)

1.一种液体分配器的注射器用的柱塞，其特征在于，它由下列各部分构成：具有外径比注射器的内径稍微小一点的后端部的尖头前端部分；连接在上述尖头前端部分的后端部后面的圆筒状筒身部分，在该筒身部分的后端部具有大致与注射器内径相同的最大外径，并在该处有开口；以及，在结合在上述筒身部分的开口附近的外圆周表面上形成的，并且在保持紧贴上述注射器的内壁面的状态下能够滑动的凸肩构件。
2.如权利要求1所述的液体分配器的注射器用的柱塞，其特征在于，上述柱塞上的凸肩构件由两个环形曲面部分形成，这两个环形曲面部分紧贴着沿注射器的内壁面的圆周方向上不同的内表面区域。
3.如权利要求1或2所述的液体分配器的注射器用的柱塞，其特征在于，从上述凸肩构件与圆筒状筒身部分的结合部分附近开始，形成通向圆筒状筒身部分内侧的细管道。
4.一种液体分配器的注射器用的柱塞，它用于让压缩空气对填充在注射器内的粘接剂、树脂等液体材料加压，从连接在注射器前端的针头微量排出上述液体的液体分配器，其特征在于，上述柱塞，是用质地比较柔软的，有弹性的树脂材料制成的，而且，整体上大致呈薄壁中空的炮弹状结构，介于上述液体材料与加压空气之间，用于把上述空气的压力传递给接受压力的液体材料的柱塞，并且，
上述柱塞由下列各部分构成：具有外径比注射器的内径稍微小一点的后端部的尖头前端部分；连接在上述尖头前端部分的后端部后面的圆筒状筒身部分，在该筒身部分的后端部具有大致与注射器内径相同的最大外径，并在该处有开口；以及结合在上述筒身部分的开口附近的外圆周表面上而形成的，并且在保持紧贴上述注射器的内壁面的状态下能够滑动的凸肩构件；以及从上述凸肩部件与圆筒状筒身部分的结合部分附近形成通过圆筒状筒身部分内侧的细管道。
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