CN203239920U - 带有密封布置的活塞头 - Google Patents

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Abstract

一种卫生活塞头，带有主体，所述活塞头具有流体接触端和驱动端，并包括弹性密封裙，该弹性密封裙布置成当将所述活塞头插入缸中时，提供与所述缸的内壁的密封贴合，其中，弹性密封裙沿密封方向被径向偏置元件偏置。

Description

带有密封布置的活塞头
技术领域
本发明通常涉及用于活塞头的密封布置。更具体地，本发明涉及与例如药物、食品以及饮料一起使用的卫生活塞头。
背景技术
活塞一般地用于往复式泵、注射器等，以传输液体和膏剂。在涉及例如药物、食品以及饮料的应用中，所有流体接触构件必须设计成卫生的，即，它们易于清洁，优选不拆卸任何构件，并且，必须不可能出现微生物生长或生物膜形成的隐藏区域或滞留区域。
关注活塞的卫生设计的一个领域为活塞头和缸内壁之间的密封。当在活塞的移动期间给予低程度的摩擦时，密封必须有效，并且在设计中不应当存在隐藏缝隙。普通的方案是将O形环或其他弹性密封元件装配在位于活塞头的凹槽中，但是，由于位于活塞的流体接触侧的O形环之下的隐藏缝隙，因而这不是理想的卫生设计。此外，大多数弹性体材料倾向于将可滤取物释放至流体中，这是不期望的，尤其是在药物应用中。
针对例如玻璃缸或金属缸中的塑料活塞头的另一方案是具有位于活塞头的侧部的一体密封凸缘。该方案不产生位于流体接触侧的隐藏缝隙，但是凸缘和缸壁之间的配合必须非常紧密，从而引起非常高的摩擦和后续的起因于磨损的密封损失。
针对塑料活塞头的第三方案是具有从活塞头向后延伸的一体密封裙，如例如美国专利6427517所述。这产生比凸缘更低的摩擦，但是塑料的蠕变随着时间而导致密封损失。所以，需要在长期使用期间产生低摩擦和高密封效率的这两者的卫生设计。
发明内容
本发明的一个方面是提供带有良好的长期密封性质、低摩擦以及卫生设计的活塞头。以带有主体的活塞头实现本发明，所述活塞头具有流体接触侧和驱动端，并包括弹性密封裙(resilient sealing skirt)，该弹性密封裙布置成当将所述活塞头插入缸中时，提供与所述缸的内壁的密封贴合，其中，弹性密封裙沿密封方向被径向偏置元件偏置。换言之，位于活塞头的主体的弹性密封裙被位于所述密封裙的内侧的可弹性形变的元件激励以提供适当的密封压力。
附图说明
图1显示了带有根据本发明的一实施例的活塞头的活塞。
图2显示了带有根据本发明的另一实施例的活塞头的活塞。
图3显示了图1中的密封布置的放大图。
图4显示了带有根据本发明的一实施例的安装于铰链的活塞头的活塞。
图5显示了根据本发明的一实施例的带有活塞帽的活塞头。
图6显示了根据本发明的一实施例的带有金属弹簧的活塞头。
定义
术语“流体”在本文中是指被本发明的活塞传输、输送或分配的任何流体。流体能够为气体、液体或半固体。
术语“流体接触端”在本文中是指与如上所限定的流体相接触的活塞头的端。流体接触被由密封布置提供的密封线断开，因而流体接触端仅延伸至密封线为止。
具体实施方式
如图1、2以及3所示，本发明的一实施例为带有主体7的活塞头1，所述活塞头具有流体接触端4和驱动端5，并包括弹性密封裙6，该弹性密封裙6布置成当将所述活塞头插入缸3中时，提供与所述缸的内壁9的密封贴合，其中，弹性密封裙沿密封方向被径向偏置元件8偏置。径向偏置元件8将径向力施加至密封裙6，向着缸壁9按压密封裙6，因而提供恒定且可预估的密封力，该密封力适于在操作期间产生良好密封和低摩擦的这两者。在一个实施例中，弹性密封裙6沿向着活塞头的驱动端5的方向延伸。这意味着径向偏置元件8在密封线之后且与流体不接触，这具有提供卫生设计的优点。密封裙6的端13能够形成面向活塞头的驱动端5的自由唇缘。由于端13和活塞头之间的开口在密封线之后，因而这提供了与低摩擦相结合的良好密封，并依然提供卫生设计。
在一实施例中，径向偏置元件8被活塞头的主体7支撑。其优点为力能够被不带有可预估的形变的主体吸收，且径向偏置元件能够被主体保持在恰当位置。
在图5所示的一实施例中，弹性密封裙6为活塞帽11的部分。活塞帽11能够以若干方式附连至活塞头的主体7，例如，通过利用螺钉元件、位于活塞头的主体的中心的卡扣布置或者现有技术中已知的其他手段而如图5所示地卡扣于径向偏置元件上。具有作为活塞帽的一体部分的密封裙的优点为能够实现卫生设计且在活塞头的流体接触端没有缝隙。具有分离的活塞帽，还给出了针对流体接触端使用不同材料而不是针对活塞头的主体的可能性。活塞帽的材料例如能够为产生尤其低的摩擦、低磨损、高可挠性以及/或者低量可滤取物的塑料，而活塞头的主体的材料能够关于强度、硬度，低成本等而优选。活塞帽的材料的示例包括诸如聚乙烯(例如，超高分子量聚乙烯(UHMWPE))的聚烯烃和诸如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(例如，来自杜邦(DuPont)的特氟隆FEP)或全氟烷氧基聚合物(例如，来自杜邦的特氟隆PFA)的含氟聚合物。用于分离的活塞头的主体的材料的示例包括塑料(例如，聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚醚醚酮(PEEK)、聚砜或者聚醚砜)、金属以及陶瓷。
在图1、2以及3所示的一实施例中，弹性密封裙6和流体接触端4与活塞头的主体7一体地形成。其优点为能够实现卫生设计且在流体接触端没有缝隙。该设计还将要求更低数量的制造操作，从而降低成本。一体的活塞头可以由诸如聚烯烃(例如，UHMWPE)、含氟聚合物等的塑料构造。
在一实施例中，径向偏置元件8包括弹性体。诸如三元乙丙橡胶(EPDM)、氟橡胶、硅橡胶、热塑性弹性体等的弹性体具有合适的弹性形变性质以提供产生适当密封的径向偏置。这些弹性体还是可延展的，以便于将环安装于一体的活塞头上，且这些弹性体不具有任何在一般用于例如生物制药的过程的盐溶液中的腐蚀的问题。在具体实施例中，径向偏置元件8包括O形环。
在图6所示的一实施例中，径向偏置元件8包括金属弹簧12。该弹簧能够为环形，并设计成当沿径向方向被压缩时提供径向偏置。金属弹簧的示例能够为带有U形或V形的横截面的环、螺旋线圈、截头圆锥盘等。弹簧能够可选地具有切口图案以产生特定的机械性质。可延展的金属弹簧能够安装于一体的活塞头和非一体的活塞头，而不可延展的金属弹簧能够例如与活塞帽设计一起使用。使用金属弹簧的优点为它能够经受高温和苛刻的溶剂。
在一实施例中，径向偏置元件8与活塞头一起联合成型(co-molded)或插入成型(insert molded)。如现有技术中所述的联合成型可以用于例如活塞头的主体包括热塑性塑料且径向偏置元件包括热塑性弹性体的情况。联合成型具有能够在一个操作中制造整个活塞头的优点并允许不能由分离的零件方便地组装的设计。插入成型在现有技术中已知并可以例如与金属弹簧一起使用。插入成型使制造简化并可以例如用于将不可延展的金属弹簧引入一体的活塞头中。在一实施例中，通过包括联合成型或插入成型的步骤的方法来制造活塞头1。
在一实施例中，活塞头1包括诸如沿密封方向被径向偏置元件8偏置的弹性密封裙6的仅一个密封布置。其优点为将减小与缸壁的摩擦，尤其是由于任何第二密封布置将与流体不接触，因而将不被流体润滑。
在一实施例中，活塞头1附连至活塞杆2。在图4所示的具体实施例中，活塞头1的驱动端5经由铰链10而附连至活塞杆2，该铰链10允许活塞头的高达10度的偏转。其具有不将任何驱动单元的未对准传输至活塞头并防止活塞头的渗漏和/或干扰的优点。在没有由第二密封布置提供的对准的情况下，这对于带有单个密封布置的活塞头而言尤其重要。
本发明的其他特征和优点由于以下示例和权利要求将是显而易见的。
所撰写的说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还能够使本领域的技术人员实施本发明，包括制造并使用任何装置或系统且执行任何结合的方法。本发明的可专利的范围由权利要求限定，并可以包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构要素，或者如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同的结构元件，那么，这样的其他示例旨在权利要求的范围内。
在本文中提及的所有专利、专利公布以及其他已出版的参考文件据此通过整体引用而结合到本文中，如同各个已单独或具体地通过引用而结合到本文中。虽然描述了本发明的优选的说明性实施例，但本领域的技术人员将领悟到本发明能够以所述实施例之外的实施例来实施，所述实施例仅出于说明的目的而不以限制的方式呈现。本发明仅被所附权利要求限制。

Claims (12)

1. 一种活塞头(1)，带有主体(7)，所述活塞头具有流体接触端(4)和驱动端(5)，并包括弹性密封裙(6)，该弹性密封裙(6)布置成当将所述活塞头插入缸(3)中时，提供与所述缸的内壁(9)的密封贴合，其中，所述弹性密封裙沿密封方向被径向偏置元件(8)偏置。
2. 根据权利要求1所述的活塞头，其中，所述弹性密封裙沿向着所述驱动端的方向延伸。
3. 根据权利要求1或2所述的活塞头，其中，所述径向偏置元件被所述活塞头的主体支撑。
4. 根据权利要求1-3中的任一项所述的活塞头，其中，所述弹性密封裙为活塞帽(11)的部分。
5. 根据权利要求1-4中的任一项所述的活塞头，其中，所述弹性密封裙和所述流体接触端与所述主体一体地形成。
6. 根据权利要求1-5中的任一项所述的活塞头，其中，所述径向偏置元件包括弹性体。
7. 根据权利要求1-6中的任一项所述的活塞头，其中，所述径向偏置元件包括O形环。
8. 根据权利要求1-7中的任一项所述的活塞头，其中，所述径向偏置元件包括金属弹簧。
9. 根据权利要求1-7中的任一项所述的活塞头，其中，所述径向偏置元件与所述活塞头联合成型或插入成型。
10. 根据权利要求1-9中的任一项所述的活塞头，其中，所述活塞头附连至活塞杆(2)。
11. 根据权利要求10所述的活塞头，其中，所述活塞头的所述驱动端经由铰链(10)而附连至活塞杆，该铰链(10)允许所述活塞头的高达10度的偏转。
12. 一种制造根据权利要求1-11中的任一项所述的活塞头的方法，包括联合成型或插入成型的步骤。
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