EA000418B1

EA000418B1 - Запорный механизм для устройства с пружинным приводом

Info

Publication number: EA000418B1
Application number: EA199800510A
Authority: EA
Inventors: Йоахим Айхер; Михаэль Шира; Рихард Форстер
Original assignee: Берингер Ингельхайм Интернациональ Гмбх
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 1999-06-24
Also published as: NO982569L; CA2237853A1; BG63993B1; CZ174098A3; CN1203533A; NZ324709A; CZ291850B6; EG20883A; YU48758B; HUP9903393A3; HU226043B1; HRP960570B1; JP2000501957A; BR9611878A; TW520420B; ATE233112T1; US6453795B1; HRP960570A2; JP3571053B2; MX9804383A

Description

Настоящее изобретение относится к запорному (защелкивающемуся) сжимающему (нагружающему) механизму, приводимого в действие пружиной, и, в частности, хотя не обязательно, касается таких устройств, с помощью которых получают высокое давление в жидкости, например, с помощью поршня в цилинДдной из целей настоящего изобретения является приспособить такой запорный сжимающий механизм под условия работы миниатюрного устройства высокого давления.

Настоящее изобретение разработано, в частности, для применения в дозирующих ингаляторах, таких как описаны в патенте США 5,497,944 (номер международной публикации WG 91/14468), причем содержание обоих документов полностью приводится здесь в качестве ссылки. Давление (обычно, по меньшей мере, 50 МПа (50 бар)) создается в отмеренном количестве жидкости, которая распыляется через форсуночный узел, по меньшей мере, одним очень маленьким отверстием, имеющим, например, размер от около 25 до около 500 квадратных микрометров. Предпочтительные варианты выполнения форсуночных узлов описаны в патенте США 5,472,143 (номер международной публикации WO 94/07607), причем содержание обоих описаний полностью приводится здесь в качестве ссылки. Средство накопления энергии, выполненное, например, в виде пружины, предпочтительно сжимаемой вручную, или, например, с помощью вращаемого пилообразного клинового приспособления описанного, например, в патенте США 4,260,082 и в патентной заявке Великобритании 2291135, причем содержание обоих описаний приводится здесь в качестве ссылки. Обычно для удержания пружины в сжатом положении устанавливается запорный механизм, который может высвобождаться вручную для создания давления в отмеренной дозе жидкости, например, с использованием приспособления, выполненного в виде поршня и цилиндра. Для перезарядки цилиндра может быть предусмотрено средство, выполненное в виде резервуара и клапанного приспособления. Другие детали такого средства описаны в международной заявке РСТ/ЕР96/04351 и в параллельной ей патентной заявке США 08/726219, полное содержание которых приводится здесь в качестве ссылки.

В известных запорных сжимающих механизмах (В. Краузе Конструкционные элементы точной механики, издательство Карл Хансер, Мюнхен, 1993, стр. 521- 523.; W. Krause: Konstruktionselemente der Feinmechanik, Verlag, Carl Hanser, Munich 1993, p. 521 to 523) заранее накопленная энергия высвобождается в требуемый момент времени и преобразуется в движение. Средства накопления механической энергии представляют собой, в общем случае, пружину, которая присоединена к направляемому или поддерживаемому элементу, который в дальнейшем мы будем называть быстродвижущаяся часть. Запорный элемент не позволяет быстродвижущейся части двигаться и освобождает ее заранее заданным образом.

В медицинской аэрозольной терапии используют аэрозоли, получаемые путем распыления или разбрызгивания жидких медикаментов, для лечения заболеваний дыхательных путей человека или для лечения его астматического состояния. Для получения капелек мелкого размера, необходимых для образования аэрозолей, требуется образование высокого давления в распыляемой жидкости. Высокое давление обычно получают с помощью поршня, движущегося в цилиндре (см. патентная заявка ФРГ DE-OS 195 36 902.5). Желательно и даже необходимо, чтобы в миниатюрном управляемом рукой цилиндрическом распылителе такого типа можно было получить относительно высокое механическое усилие для движения поршня внутри самого распылителя.

Соответственно, другой целью настоящего изобретения является разработка запорного сжимающего механизма, который, даже при значительных усилиях пружины, был бы простым и надежным в работе.

В соответствии с еще одним из аспектов настоящего изобретения предусматривается запорный сжимающий механизм для выходного приводного устройства, приводимого в действие пружиной, механизм которого содержит пружину, как средство для накопления механической энергии, которая воздействует на выходной приводной элемент, действующий в качестве быстродвижущейся части, движение которого определяется положением запорного элемента, привод для сжатия пружины, верхний и нижний упоры для выходного приводного элемента, и средство для высвобождения запорного элемента, причем это устройство снабжено расположенным между приводом сжатия пружины и пружиной увеличивающим усилие трансмиссионным средством, а также кольцеобразно расположенным запорным элементом с запорными поверхностями, приспособленными входить в зацепление.

Средство для накопления энергии представляет собой, предпочтительно, спиралеобразную пружину или пружину, выполненную в виде пластины или диафрагмы, которая действует как пружина растяжения или как пружина сжатия и которая, предпочтительно, имеет цилиндрическую форму.

Пружина может быть сжата прямым приводом. Для этого фланец выходного привода смещен внешней силой, воздействующей в осевом направлении. В случае необходимости применения большого усилия для сжатия пружины было бы предпочтительно предусмотреть повышающее усилие трансмиссионное средство, например, трансмиссионное средство с винтовым толкателем, с помощью которого пружина сжимается внешним моментом, который прилагается вручную. В случае применения трансмиссионного средства с винтовым толкателем верхняя часть корпуса и выходной приводной элемент содержат одно- или многоступенчатый клиновой привод. Такое трансмиссионное средство устанавливают между приводом для сжатия пружины и самой пружиной.

Запорный элемент может представлять собой кольцо, способное эластично деформироваться в радиальном направлении или жесткое кольцо с кулачковыми выступами, или жесткое кольцо со сформированными на нем пластинчатыми пружинами, или жесткое кольцо, сдавленное предварительно сжатое одной или большим количеством металлических пружин. Это кольцо может быть выполнено замкнутым или разомкнутым и может содержать множество, предпочтительно две, части. Запорный элемент изготовляется из пластического материала или металла. Он устанавливается с возможностью смещения в плоскости, перпендикулярной к оси цилиндра, или он может деформироваться в указанной плоскости.

После сжатия пружины запирающие поверхности запорного элемента перемещаются в область движения пружины или выходного элемента привода, при этом они не дают пружине освободиться.

Запорный элемент, предпочтительно, приводится в действие с помощью кнопки высвобождения. Эта кнопка может быть связана или соединена с запорным элементом. Для освобождения запорного сжимающего механизма кнопка высвобождения такого типа и связанный с ней запорный элемент обычно смещают параллельно плоскости кольца, конкретнее и предпочтительно в направлении к оси цилиндра, или запорный элемент радиально деформируется в плоскости кольца.

Перемещение выходного элемента привода с большой степенью точности ограничено установленными упорами. Элемент привода, предпочтительно, представляет собой фланец, выполненный на дополнительном выходном элементе.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения приводной механизм, находящийся под воздействием пружины, в котором выходной элемент установлен с возможностью совершения линейного перемещения, вызванного смещением пружины между положением высвобождения и положением фиксации, и в котором предусмотрен запорный элемент, который может быть перемещен в направлении, поперечном к направлению движения выходного элемента в и из области перемещения упорного средства, связанного с выходным элементом, и в котором запорный элемент, по существу, имеет форму разомкнутого или замкнутого кольца, такого, что упорное средство может проходить через него под воздействием пружины, когда механизм высвобождается, и в котором по существу кольцеобразный запорный элемент может, при необходимости, состоять из двух или большего количества частей.

Предпочтительно, запорный элемент имеет форму, при необходимости, прерывистого замкнутого кольца, но он может также иметь форму разомкнутого кольца или скобы. Желательно также, чтобы запорный элемент входил в зацепление с упорным средством таким образом, чтобы максимально снизить риск наклона и заклинивания выходного элемента. Это может быть достигнуто, например, с путем зацепления, по меньшей мере, в двух местах, которые расположены практически диаметрально по отношению друг к другу.

Другие предпочтительные характеристики настоящего изобретения следующее:

пружина представляет собой спиральную пружину сжатия;

запорный элемент защелкивается на упорном средстве, как только выходной элемент переводится в замкнутое положение, при этом продольные оси запорного элемента и упорного средства, по существу, совпадают;

защелкивание обеспечивается с помощью кулачков, связанных со средством передвижения выходного элемента из положения высвобождения в положение фиксации;

защелкивание обеспечивается с помощью одной или большего количества пружин;

запорный элемент может быть выполнен из упруго деформируемого материала, такого, который обеспечивает защелкивание;

запорный элемент устроен с возможностью ручного демонтажа за пределы области движения упорного средства;

предусмотрена повышающая усилие трансмиссия, предназначенная для передвижения выходного элемента, вызванного смещением пружины;

трансмиссия содержит вращающуюся часть с пилообразным толкающим кулачком;

выходной элемент установлен с возможностью перемещения поршня в цилиндре для сжатия находящейся в нем жидкости;

данный механизм является частью устройства для распыления жидкости или, более конкретно, частью дозирующего ингалятора.

Теперь будет описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения на примере его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1а представляет собой продольное вертикальное сечение запорного сжимающего механизма, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, с запорным элементом в разомкнутом положении и с пружиной в свободном, ненагруженном, состоянии;

фиг. 1b - аналогичное изображение этого же механизма, однако запорный элемент нахо5 дится в положении зацепления, а пружина в сжатом состоянии;

фиг. 2а и 2b - горизонтальные сечения механизма, изображенного на фиг. 1а и фиг. 1b, и изображают запорный элемент его в, соответственно, освобожденном положении и положении фиксации;

фиг. 3 а и 3b - изображения, аналогичные изображениям на фиг. 2а и фиг. 2b, второго варианта изготовления запорного элемента;

фиг. 4а и 4b - изображения, аналогичные изображениям на фиг. 2а и 2b, третьего варианта изготовления запорного элемента;

фиг. 5а и 5b - изображения, аналогичные изображениям на фиг. 2а и 2b, четвертого варианта изготовления запорного элемента;

фиг. 6а и 6b - изображения, аналогичные изображениям на фиг. 2а и 2b, пятого варианта изготовления запорного элемента.

Фиг. 1а представляет собой продольное сечение запорного сжимающего механизма. Верхняя цилиндрическая часть 1 корпуса находится в зацеплении с корпусом 2 пружины, к которому она подсоединена с помощью защелкивающихся выступов 3. Защелкивающиеся выступы 3 выполнены на внешней поверхности корпуса 2 пружины и выполнены в виде двух противоположно расположенных выступающих круговых сегментов, каждый из которых имеет ширину около 30°. Они входят в проходящие к периметру пазы, выполненные на внутренней поверхности верхней части корпуса. Благодаря такой конструкции обе части корпуса имеют возможность относительного вращения.

Внутри корпуса 2 пружины расположена пружина 4 сжатия, которая обычно изначально сжимается при соединении двух частей корпуса. Пружина 4 сжатия опирается на периферийный выступ, выполненный в нижней части корпуса пружины, и на выходной приводной элемент 5, который расположен с возможностью смещения между верхней частью корпуса и корпусом пружины в направлении, параллельном продольной оси, и который, в свою очередь, давит на верхнюю часть 1 корпуса. Цилиндрический выходной приводной элемент, имеющий форму колпачка, устанавливается с возможностью скольжения в цилиндрическом отверстии корпуса 2, но выступает в верхнюю часть корпуса. Кольцевой запорный элемент 6 расположен вокруг выходного приводного элемента. Высвобождающая кнопка 7, которая устанавливается на запорном элементе, располагается в поперечном направлении и выступает за пределы верхней части корпуса. В предпочтительном варианте осуществления изобретения элемент 5 представляет собой фланец, выполненный на полом поршне (на чертежах не показан), который установлен с возможностью совершения возвратно-поступательного перемещения в цилиндре (на чертежах не показан), расположенном в верхней части корпуса, которая подсоединена к распыляющему средству. Нижний конец поршня соединен с резервуаром (на чертежах не показан), при этом весь этот механизм является частью дозирующего ингалятора.

В случае применения трансмиссионного средства с винтовым толкателем, манжета выходного элемента привода, имеющего форму колпачка, обычно имеет две проточки пилообразной формы, в которых скользят два пилообразных зубца, выполненные в верхней части корпуса. Эти пилообразные зубцы и выточки представлены в сильно упрощенном виде на фиг. 1а. Когда верхнюю часть корпуса поворачивают относительно корпуса пружины, то выходной элемент привода передвигается далее внутрь корпуса пружины под воздействием усилия сжатия пружины. Как только верхняя кромка выходного элемента привода будет в достаточной степени перемещена по направлению вниз через запорный элемент, то кольцевой запорный элемент переместится в направлении, перпендикулярном к продольной оси корпуса, между верхней кромкой выходного элемента привода и кольцевым выступом, выполненном в верхней части корпуса, при этом он будет прочно удерживать в этом положении выходной элемент привода и пружину сжатия, которая (дополнительно) сжимается за счет смещения выходного элемента привода.

Среднее усилие пружины составляет от около 10 H до около 150 Н. Между верхним и нижним неподвижными положениями выходного элемента привода усилие пружины изменяется приблизительно на 10 % от среднего усилия пружины.

Нажатие кнопки 7 высвобождения вызывает выталкивание круглого запорного элемента назад в направлении, перпендикулярном к продольной оси корпуса, благодаря этому высвобождается путь для перемещения выходного приводного элемента. Пружина сжатия давит на выходной элемент привода в направлении вверх на заранее определенное расстояние, при этом она приводит в движение элемент (на чертежах не показан), который подсоединен к выходному элементу привода, например к поршню, расположенному в цилиндре.

На фиг. 1а изображен запорный сжимающий механизм с выходным приводным элементом, находящимся в верхнем положении покоя и с выведенным из зацепления запирающим элементом. На фиг. 1 b изображен запорный сжимающий механизм с выходным приводным элементом в его нижнем положении покоя с введенным в зацепление запирающим механизмом. Упор 8 представляет собой средство для ограничения перемещения выходного приводящего элемента в его нижнем неподвижном положении, при этом упор 9 представляет собой средство для ограничения перемещения в его верхнем неподвижном положении. Относительное вращение двух частей корпуса по отноше7 нию друг к другу заставляет механизм переходить из положения, представленного на фиг. 1а в положение, представленное на фиг. 1b. Нажатие на кнопку высвобождения заставляет механизм проходить из положения, представленного на фиг. 1 b в положение, представленное на фиг. 1а.

Фиг. 2а и 2b изображают поперечное сечение, проходящее через запорный сжимающий механизм на уровне середины кольцевого запирающего элемента, а, конкретнее, фиг. 2а соответствует состоянию запорно-сжимающего механизма, представленному на фиг. 1а, с запорным элементом, выведенным из зацепления, а фиг. 2b соответствует состоянию запорносжимающего механизма, представленного на фиг. 1 b, с запорным элементом в положении введения в зацепление.

Фиг. с 3 а по 6b представляют собой ряд вариантов изготовления кольцевых запорных элементов, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, а более конкретно, в виде частичного поперечного сечения, проходящего приблизительно на уровне середины кольцевого запирающего элемента, и частично как вид в плане на донную часть верхней части корпуса. Фиг. 3а, 4а, 5а и 6а представляют запорный элемент в свободном положении, в то время как фиг. 3b, 4b, 5b и 6b представляют запорный элемент в положении зацепления.

На фиг. 3 а и фиг. 3b изображен скошенный кулачковый выступ 11, выполненный на внешней периферийной поверхности запорного элемента 10. Другой скошенный кулачковый выступ 1 2 выполнен на верхней кромке корпуса 2 пружины. В конце вращательного движения верхней части корпуса относительно корпуса пружины два кулачковых выступа начинают подпирать друг друга своими скошенными выступами, а кулачковый выступ корпуса пружины толкает запорный элемент 1 0 в положение зацепления. Когда приводится в действие кнопка высвобождения, запорный элемент выталкивается назад в свободное положение, в результате чего область передвижения выходного элемента привода высвобождается.

На фиг. 4а изображен запорный элемент 1 3, снабженный двумя пружинами 1 4, составляющими с запорным элементом единое целое, которые заставляют запорный элемент занимать верхнее положение покоя запорного сжимающего механизма под воздействием внешней периферийной поверхности выходного приводного элемента 5. Как только верхняя кромка выходного приводного элемента 5 будет вытолкнута через запорный элемент, то запорный элемент будет перемещен под воздействием усилий пружин в положение фиксации, представленное на фиг. 4b. Как только будет нажата кнопка высвобождения, запорный элемент вытолкнется обратно в свободное положение, при этом этот процесс сопровождается преодолением усилий пружин, в результате области передвижения выходного приводного элемента будет освобожден.

Фиг. 5а изображает запорный элемент 15, чьи предварительно сжатые изогнутые части 1 6 в исходном состоянии давят на внешнюю периферийную поверхность выходного приводного элемента 5. Как только верхняя кромка выходного приводного элемента будет выдавлена через запорный элемент, предварительно сжатые изогнутые части 1 6 перескочат через верхнюю кромку выходного приводного элемента в положение зацепления. Когда нажимается кнопка высвобождения, изогнутая поверхность 1 6, под действием изгибающей нагрузки передвигается наружу и освобождает путь для перемещения выходного приводного элемента.

Фиг. 6а изображает запорный элемент 17, состоящий из двух частей, с пружинами, выполненными с запорным элементом как единое целое. Каждая часть 18 пружины устанавливается с возможностью вращения на оси 19. Выступ 20 расположен внутри каждой части пружины. Как только верхняя кромка выходного приводного элемента будет продавлена через запорный элемент, выступы 20 перескочат над верхней кромкой выходного приводного элемента в положение фиксации. Когда нажимается кнопка высвобождения, части 1 8 пружин проходят вместе с выступами 20 наружу и освобождают путь для перемещения выходного приводного элемента.

Запорный сжимающий механизм, только что описанный со ссылками на чертежи, имеет следующие преимущества:

он простой и надежный в работе, даже при использовании необученным персоналом;

он может быть приведен в действие одной рукой путем нажатия на кнопку высвобождения;

при использовании повышающего усилие трансмиссионного средства, например трансмиссионного средства с винтовым толкателем, становится возможным получать большие усилия пружины, прикладывая незначительный момент силы;

движение запорного элемента простым способом может быть связано с вращательным движением для сжатия пружины;

он может быть экономичен в изготовлении и прост при сборке;

он содержит функциональные элементы, которые имеют низкую степень износа, и являются надежными в работе;

он компактен и может просто быть приспособлен для установки в миниатюрный распылитель высокого давления.

Точность дозирования очень высока благодаря использованию жестких ограничителей выходного приводного элемента.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Нагруженный пружиной приводной механизм, в котором выходной элемент установлен с возможностью совершения линейного передвижения под воздействием смещения пружины между положением высвобождения и положением фиксации и в котором предусмотрен запорный элемент, который может быть перемещен в направлении, поперечном направлению движения выходного элемента в и из области перемещения упорного средства, которое связано с выходным элементом и в котором запорный элемент имеет, по существу, форму разомкнутого или замкнутого пружинного кольца так, что упорное средство может проходить через него под воздействием пружины, когда механизм освобождается, и в котором пружинный кольцеобразный запорный элемент, по существу, может, при необходимости, состоять из двух или большего количества частей.
2. Механизм по п.1, в котором запорный элемент, при необходимости, имеет форму прерывистого, по существу, замкнутого кольца.
3. Механизм по п.1 или 2, в котором запорный элемент входит в зацепление с упорным средством, по меньшей мере, в двух местах, которые, по существу, диаметрально противоположны друг другу.
4. Механизм по пп. 1, 2 или 3, в котором пружина представляет собой спиральную пружину сжатия.
5. Механизм по любому из предыдущих пунктов, в котором запорный элемент защелкивается на упорном средстве, как только выходной элемент занимает положение фиксации, при этом продольные оси запорного элемента и упорного средства, по существу, совпадают.
6. Механизм по п.5, в котором защелкивание обеспечивается кулачками, связанными со средством передвижения выходного элемента из положения высвобождения в положение фиксации.
7. Механизм по п.5, в котором защелкивание обеспечивается с помощью одной или большего количества пружин.
8. Механизм по п.5, в котором запорный элемент выполнен из упругодеформируемого материала, обеспечивающего защелкивание.
9. Механизм по любому из предыдущих пунктов, в котором запорный элемент установлен с возможностью ручного демонтажа из области перемещения упорного средства, осуществляемого путем нажатия на средство приведения в действие.
10. Механизм по любому из предыдущих пунктов, содержащий повышающую усилие трансмиссию для передвижения выходного средства под воздействием смещения пружины.
11. Механизм по п. 10, в котором указанная трансмиссия содержит вращающуюся часть с пилообразным толкающим кулачком.
1 2. Механизм по любому из предыдущих пунктов, в котором выходной элемент установлен с возможностью осуществления передвижения поршня в цилиндре для сжатия находящейся в нем жидкости.
1 3. Устройство для распыления жидкости, содержащее механизм по п. 1 2.
14. Устройство по п.13, которое представляет собой дозирующий ингалятор.
1 5. Запорный сжимающий механизм для выходного приводного устройства, приводимого в действие пружиной, содержащий пружину, которая воздействует на выходной приводной элемент, который действует как быстродвижущийся элемент, привод для сжатия пружины, запорный элемент, верхний и нижний упоры для выходного приводного элемента и средство для высвобождения запорного элемента, отличающийся тем, что повышающее усилие трансмиссионное средство расположено между приводом для сжатия пружины и самой пружиной и тем, что кольцеобразно расположенный запорный элемент выполнен с запорными поверхностями, приспособленными к заце1п6л.енЗаипюо.рный сжимающий механизм, выполненный по п.15 и содержащий спиральную пружину или плоскую пружину, которая действует как пружина напряжения или как пружина сжатия и имеет предпочтительно цилиндрическую форму.
1 7. Запорный сжимающий механизм по пп.15-16, содержащий трансмиссионное средство с винтовым толкателем, используемое в качестве повышающего усилие трансмиссионного средства и расположенное между приводом для сжатия пружины и самой пружиной.
18. Запорный сжимающий механизм, выполненный по любому из пп.15-17 и содержащий разомкнутое или замкнутое кольцо, используемое в качестве запорного элемента, которое расположено с возможностью смещения в плоскости, перпендикулярной к оси цилиндрического запорного сжимающего механизма.
19. Запорный сжимающий механизм по любому из пп.15-18, содержащий запорный элемент, выполненный в виде радиально и эластично деформируемого кольца, или в виде жесткого кольца с пластинчатыми пружинами, сформированными на нем, или в виде жесткого кольца с кулачковыми выступами, или в виде жесткого кольца и металлической пружины.
20. Запорный сжимающий механизм, выполненный по любому из пп.15-19 и содержащий запорный элемент, выполненный из пластмассы или металла.
21 . Запорный сжимающий механизм, выполненный по любому из пп.15-20 и содержащий кнопку высвобождения, связанную или соединенную с запорным элементом.