ES2955087T3 - Bomba dispensadora con conjunto de resorte de compresión de polímero - Google Patents

Abstract

Una bomba dispensadora (700) incluye un conjunto de resorte de compresión de polímero (706). La bomba dispensadora (700) incluye una base de bomba (702) y un cabezal dispensador que tiene un vástago de pistón. El conjunto de resorte de compresión de polímero (706) incluye un elemento de resorte tubular ranurado (722) y un primer y segundo conos de carga (724, 726) recibidos en extremos opuestos del elemento de resorte tubular ranurado (722). El primer cono de carga (724) está fijo con respecto a la base de la bomba (702), mientras que el segundo cono de carga (726) se puede mover axialmente con el vástago del pistón (716) y el cabezal dispensador (704). El elemento de resorte tubular (722) está dispuesto coaxialmente alrededor del vástago del pistón (716) entre los conos (724, 726). Cuando se comprime el cabezal dispensador (704), los conos de carga (724, 726) se comprimen axialmente entre sí, por lo que el elemento de resorte tubular ranurado (722) se expande radialmente para crear una fuerza de contracción opuesta y, a su vez, una fuerza de extensión axial. Cuando se suelta, el elemento de resorte (722) se contrae elásticamente a su forma en reposo, devolviendo los conos de carga (724, 726) y el cabezal dispensador (704) a sus posiciones de reposo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bomba dispensadora con conjunto de resorte de compresión de polímero

Antecedentes de la invención

(1) Campo de la invención: La presente invención se refiere en general a bombas dispensadoras para líquidos, materiales fluidos viscosos, espumas, geles, etc. y más particularmente a una bomba dispensadora con un conjunto de resorte de compresión de polímero.

(2) Descripción de la técnica relacionada: Se conocen en la técnica bombas dispensadoras para diversos líquidos, lociones, espumas, geles, etc. Generalmente comprenden una porción de cuerpo que está asentada en el cuello de un recipiente, una porción de boquilla de acción conjunta que se desliza con respecto a la porción de cuerpo y una estructura de resorte que empuja la porción de boquilla de acción conjunta a su posición de reposo normal. Para dispensar el material en el recipiente, el usuario presiona manualmente la boquilla, lo que fuerza el material desde el interior de la porción de cuerpo hacia afuera a través de la boquilla. Cuando se suelta la boquilla, el resorte fuerza a la porción de boquilla a regresar a su posición de reposo normal. La mayoría de los componentes del sistema de bomba suelen estar formados a partir de materiales poliméricos, con la excepción del resorte, que normalmente está formado a partir de metal. Los componentes de plástico de la bomba son fácilmente reciclables. Sin embargo, se ha descubierto que la presencia del resorte metálico en los conjuntos de bomba impide o ralentiza el proceso de reciclaje debido a la necesidad de separar el resorte metálico de los otros componentes plásticos. Por consiguiente, existe una necesidad en la industria de sistemas de bombas dispensadoras que incluyan todos los conjuntos de resortes de plástico. Véase, por ejemplo, el documento US3452905.

Sumario de la invención

Según un primer aspecto de la invención para el cual se busca protección, se proporciona una bomba dispensadora que comprende: una base de la bomba; un cabezal dispensador que incluye un vástago de pistón que está guiado axialmente dentro de la base de la bomba; y un conjunto de resorte de compresión que comprende: un elemento de resorte tubular ranurado formado a partir de un material polimérico extensible; un primer cono de carga recibido en un primer extremo de dicho elemento de resorte tubular ranurado, estando fijado dicho primer cono de carga con respecto a dicha base de la bomba; y un segundo cono de carga recibido en dicho segundo extremo de dicho elemento de resorte tubular ranurado, siendo dicho segundo cono de carga móvil con respecto a dicha base de la bomba, siendo recibido dicho elemento de resorte tubular coaxialmente alrededor del vástago del pistón entre dichos primer y segundo conos de carga, siendo dicho segundo el cono de carga comprimible axialmente con dicho vástago de pistón y/o cabezal dispensador hacia el primer cono de carga y dentro de dicho elemento de resorte tubular ranurado, por lo que dicho elemento de resorte tubular ranurado se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de resorte de extensión axial opuesta.

Opcionalmente, dicha base de la bomba incluye un acumulador; dicho vástago del pistón tiene un extremo terminal que se extiende hacia el interior del acumulador; un sello de pistón se recibe en el extremo terminal del vástago del pistón y forma un sello con las paredes internas del acumulador; y dicho vástago de pistón se extiende coaxialmente a través de dicho primer cono de carga, y además se extiende coaxialmente a través de dicho segundo cono de carga que se puede mover con dicho cabezal dispensador con respecto a dicha base de la bomba.

Opcionalmente, dichos primer y segundo conos de carga están dispuestos dentro del acumulador.

Opcionalmente, el primer cono de carga está formado integralmente con una superficie exterior superior de dicha base de la bomba, y dicho segundo cono de carga está formado integralmente con una porción superior de dicho vástago de pistón adyacente a dicho cabezal dispensador.

Opcionalmente, el elemento elástico tubular ranurado tiene forma hiperboloide.

Opcionalmente, dicha base de la bomba incluye un acumulador; dicho vástago del pistón tiene un extremo terminal que se extiende hacia el interior del acumulador; se puede recibir un sello de pistón alrededor del vástago del pistón; dicho primer cono de carga está formado integralmente con una pared inferior de dicho acumulador; dicho segundo cono de carga se recibe en dicho extremo terminal de dicho vástago de pistón y es móvil con dicho cabezal dispensador con respecto a dicho primer cono de carga, y dicho segundo cono de carga es comprimible axialmente con dicho cabezal dispensador hacia el primer cono de carga y dentro de dicho elemento de resorte tubular ranurado, mediante el cual dicho elemento de resorte tubular ranurado se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de resorte de extensión axial opuesta.

Opcionalmente, la bomba dispensadora comprende además un puerto de tubo de inmersión dentro de dicha pared inferior, y que además tiene una válvula de bola dentro de dicho puerto de tubo de inmersión.

Opcionalmente, dicha base de la bomba incluye además un anillo de cierre que fija dicho acumulador al cuello de un recipiente.

Opcionalmente, dicha base de la bomba incluye un acumulador que tiene un puerto de tubo de inmersión dentro de una pared inferior, y además tiene una válvula de bola dentro de dicho puerto de tubo de inmersión, incluyendo además dicha base de la bomba un anillo de cierre que fija dicho acumulador a un cuello de un recipiente; dicho vástago del pistón tiene un extremo terminal que se extiende hacia el interior del acumulador; un sello de pistón se recibe alrededor del vástago del pistón y forma un sello con las paredes internas del acumulador; y dicho conjunto de resorte de compresión está dispuesto dentro de dicho acumulador, estando formado dicho primer cono de carga integralmente con dicha pared inferior de dicho acumulador, recibiéndose dicho segundo cono de carga en dicho extremo terminal de dicho vástago de pistón y se puede mover con dicho cabezal dispensador con respecto a dicho primer cono de carga, y dicho segundo cono de carga es comprimible axialmente con dicho cabezal dispensador hacia el primer cono de carga y dentro de dicho elemento de resorte tubular ranurado, por lo que dicho elemento de resorte tubular ranurado se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de resorte de extensión axial opuesta.

Opcionalmente, dicho elemento de resorte tubular ranurado es cilíndrico. El elemento de resorte tubular ranurado puede tener nervaduras reductoras de tensión que se extienden longitudinalmente a lo largo de bordes de ranura opuestos.

Opcionalmente, dichos primer y segundo conos de carga tienen generalmente forma cónica y tienen al menos una sección de pared con un ángulo de pared de no menos de 11 grados.

Opcionalmente, dichos primer y segundo conos de carga tienen una primera sección de pared de precarga troncocónica que tiene un ángulo de pared mayor que 11 grados, y una segunda sección de pared de carga primaria troncocónica que tiene un ángulo de pared de 11 grados.

Realizaciones de ejemplo de una bomba dispensadora para líquidos, materiales viscosos, espumas, geles, etc. incluyen un conjunto de resorte de compresión de polímero que permite que la bomba se recicle más fácilmente. La bomba dispensadora incluye una base de la bomba y un cabezal dispensador que tiene un vástago de pistón asociado. El conjunto de resorte de compresión de polímero incluye un elemento de resorte tubular ranurado formado a partir de un material polimérico de tracción y un primer y segundo conos de carga recibidos en el primer y segundo extremos opuestos del elemento de resorte tubular ranurado. El vástago del pistón se extiende coaxialmente a través del primer cono de carga, que está fijado sobre o dentro de la base de la bomba, y el segundo cono de carga, que se puede mover axialmente con el vástago del pistón y el cabezal dispensador. El elemento de resorte tubular está dispuesto coaxialmente alrededor del vástago del pistón entre el primer y segundo conos de carga. Cuando se comprime el cabezal dispensador, los conos de carga son comprimibles axialmente entre sí dentro del elemento de resorte tubular ranurado por lo que el elemento de resorte tubular ranurado se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de contracción radial opuesta y, a su vez, una fuerza de resorte de extensión axial. Cuando se suelta, el elemento de resorte vuelve elásticamente a su forma normal en reposo, devolviendo los conos de carga y el cabezal dispensador a sus posiciones normales en reposo.

Una realización de ejemplo de un conjunto de resorte de compresión según la presente invención incluye un elemento de resorte tubular ranurado formado a partir de un material polimérico de tracción, y un primer y segundo conos de carga recibidos en el primer y segundo extremos opuestos del elemento de resorte tubular ranurado. En algunas realizaciones, tanto el elemento de resorte como los conos de carga pueden estar formados a partir de materiales poliméricos, haciendo que el conjunto de resorte sea más fácilmente reciclable.

En el ejemplo de realización, el elemento elástico tubular ranurado tiene forma cilíndrica y un espesor de pared uniforme. Los conos de carga tienen generalmente forma cónica y preferiblemente tienen al menos una sección de pared con un ángulo de pared de no menos de 11 grados. Los ángulos de pared de menos de 11 grados tienden a crear un bloqueo por fricción, mientras que los ángulos de pared de más de 11 grados minimizan la longitud de la carrera y aumentan el diámetro total del conjunto de resorte. La realización de ejemplo incluye conos de carga con una primera sección de pared de carga previa troncocónica que tiene un ángulo de pared mayor que 11 grados, y una segunda sección de pared de carga primaria troncocónica que tiene un ángulo de pared de 11 grados.

Los conos de carga son comprimibles axialmente entre sí dentro de los extremos abiertos del elemento de resorte tubular ranurado, por lo que el elemento de resorte tubular ranurado se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de contracción radial opuesta. La deformación de las paredes tubulares del resorte almacena elásticamente energía que devolverá al resorte a su forma normal en reposo cuando se suelte. Cuando se suelta, el elemento de resorte se contrae elásticamente, creando a su vez una fuerza de extensión axial, y devuelve los conos a sus posiciones normales en reposo.

Algunas realizaciones del conjunto de resorte incluyen un elemento de resorte modificado que tiene nervaduras reductoras de tensión que se extienden a lo largo de los bordes opuestos de la ranura longitudinal. Las nervaduras pueden incluir superficies convexas hacia afuera que se extienden tanto radialmente hacia afuera como circunferencialmente hacia afuera desde los bordes de las ranuras. Esta realización incluye además un primer espesor de pared más delgado en los bordes de las ranuras y un segundo espesor de pared más grueso diametralmente opuesto a los bordes de las ranuras. La superficie arqueada, junto con el aumento del espesor de la pared que se aleja de los bordes de las ranuras, distribuye más uniformemente la tensión por todo el elemento de resorte y extiende el ciclo de vida del elemento de resorte.

Otras realizaciones del conjunto de resorte incluyen un elemento de resorte que tiene forma hiperboloide.

En algunas realizaciones de ejemplo, todos los componentes tanto de la bomba dispensadora como del conjunto de resorte de compresión están moldeados a partir del mismo material plástico, lo que hace que toda la bomba dispensadora sea fácilmente reciclable en una única clasificación de material plástico. Los materiales plásticos ejemplares incluyen polipropileno (PP), polietileno de alta densidad (HDPE) y polietileno de baja densidad (LDPE). Sin embargo, no se debe considerar que la divulgación se limita a estos materiales.

Breve descripción de los dibujos

Si bien la memoria descriptiva concluye con reivindicaciones que señalan particularmente y reivindican claramente realizaciones particulares de la presente invención, varias realizaciones de la invención pueden entenderse y apreciarse más fácilmente a partir de las siguientes descripciones de diversas realizaciones de la invención cuando se leen junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 es una vista en planta de un conjunto de resorte de compresión de ejemplo de acuerdo con la presente invención;

La figura 2 es una vista en perspectiva del elemento de resorte tubular ranurado en condición de reposo;

La figura 3 es una vista en perspectiva del elemento de resorte tubular ranurado en una condición expandida radialmente;

La figura 4 es una vista superior del elemento de resorte;

La figura 5 es una vista frontal del mismo;

La figura 6 es una vista lateral del mismo;

La figura 7 es una vista en sección transversal del mismo tomada a lo largo de la línea 7-7 de la figura 4; la figura 8 es una vista en planta ampliada del cono de carga;

Las figuras 9-12 son vistas secuenciales del conjunto de resorte de compresión cargado y liberado axialmente; La figura 13 es una vista en sección transversal de una bomba dispensadora de ejemplo que incorpora el presente conjunto de resorte de compresión;

la figura 14 es una vista frontal de otra realización de ejemplo del elemento de resorte tubular ranurado que incluye nervaduras reductoras de tensión;

La figura 15 es una vista superior del mismo;

La figura 16 es una vista lateral del mismo;

La figura 17 es una vista en perspectiva del mismo en una condición expandida radialmente;

Las figuras 18 y 19 son vistas laterales y frontales de las mismas que muestran los vectores de flexión de las nervaduras cuando se expande el elemento de resorte;

La figura 20 es una ilustración que muestra la compresión axial inicial del conjunto de resorte;

La figura 21 es otra ilustración que muestra la compresión axial total del conjunto de resorte;

La figura 22 es una vista en planta de otro conjunto de resorte de compresión de ejemplo que incluye un elemento de resorte hiperboloide;

La figura 23 es una vista en perspectiva del elemento de resorte ranurado hiperboloide;

La figura 24 es una vista frontal del mismo;

La figura 25 es una vista superior del mismo;

La figura 26 es una vista en sección transversal del mismo tomada a lo largo de la línea 26-26 de la figura 25; y La figura 27 es una vista en perspectiva de una bomba dispensadora de ejemplo que incorpora un conjunto de resorte de compresión hiperboloide;

La figura 28 es una vista en sección transversal del mismo tomada a lo largo de la línea 28-28 de la figura 27; La figura 29 es una vista en perspectiva de otra realización de ejemplo;

La figura 30 es una vista en sección transversal del mismo tomada a lo largo de la línea 30-30 de la figura 29;

Las figuras 31-34 son vistas en sección transversal de realizaciones de ejemplo adicionales;

La figura 35 es una vista en perspectiva de una realización preferida de ejemplo;

La figura 36 es una vista frontal del mismo;

La figura 37 es una vista en perspectiva en despiece del mismo;

La figura 38 es una vista en sección transversal del mismo tomada a lo largo de la línea 38-38 de la figura 36;

La figura 39 es una vista en planta del acumulador;

La figura 40 es una vista en sección transversal del mismo tomada a lo largo de la línea 40-40 de la figura 39;

La figura 41 es una vista en planta del segundo cono de carga;

La figura 42 es una vista en sección transversal del mismo tomada a lo largo de la línea 42-42 de la figura 41; y

Las figuras 43-48 son vistas en sección transversal de los mismos que muestran una secuencia completa de la carrera de la bomba.

Descripción detallada de la invención

Con referencia ahora a los dibujos, una realización de ejemplo del presente conjunto de resorte de compresión se indica generalmente en 10 en las figuras 1-12. Según la presente invención, el conjunto de resorte de compresión 10 comprende un elemento de resorte tubular ranurado 12 formado a partir de un material polimérico de tracción, y un primer y segundo conos de carga 14, 16 recibidos en el primer y segundo extremos opuestos del elemento de resorte tubular ranurado 12. En algunas realizaciones, los conos de carga 14, 16 pueden estar formados a partir de materiales no plásticos, dependiendo de la implementación. Sin embargo, en las realizaciones preferidas descritas en el presente documento, tanto el elemento de resorte 12 como los conos de carga 14, 16 están formados a partir de materiales poliméricos. Los materiales plásticos ejemplares incluyen polipropileno (PP), polietileno de alta densidad (HDPE) y polietileno de baja densidad (LDPE). Sin embargo, no se debe considerar que la divulgación se limita a estos materiales. En particular, los diversos componentes pueden moldearse a partir de HDPE y/o LDPE, haciendo que todo el conjunto de resorte sea más fácilmente reciclable.

En la realización de ejemplo, el elemento de resorte tubular ranurado 12 tiene forma cilíndrica y tiene un espesor de pared uniforme (ilustrado mejor en las figuras 2 y 4). El elemento de resorte 12 incluye una única ranura longitudinal 18 que se extiende a lo largo de toda la longitud del tubo para definir bordes de ranura opuestos paralelos 20, 22. La ranura 18 permite que el elemento 12 se expanda radialmente tras la aplicación de una fuerza axial en el primer y segundo extremo de la misma. Los bordes de las paredes interiores están achaflanados 24 para facilitar el deslizamiento de las paredes sobre las superficies del cono de carga 14, 16 (se ilustra mejor en la figura 7).

Los conos de carga 14, 16 tienen forma idéntica y están invertidos simétricamente para proporcionar fuerzas de compresión y extensión axiales opuestas sobre el elemento de resorte tubular 12. Con referencia a la figura 8, los conos de carga 14, 16 (solo se muestra 14) son generalmente de forma cónica y preferiblemente tienen al menos una sección de pared (pared de carga primaria) 26 con un ángulo de pared 01 de no menos de 11 grados. En la presente realización, un ángulo de pared inferior a 11 grados tiende a crear un bloqueo por fricción, mientras que un ángulo de pared superior a 11 grados minimiza la longitud de carrera y aumenta el diámetro total del conjunto de resorte. Debe entenderse que el ángulo de pared crítico para la pared de carga primaria 26 se basa en el tipo de material utilizado, es decir, polímero o metal, y otros factores tales como el acabado de la superficie, la forma de los chaflanes de la pared, etc. que la fuerza del resorte del elemento de resorte 12 supere la fricción, así como el desplazamiento de la carga axial aplicada. La realización de ejemplo, que tiene un uso previsto en bombas dispensadoras para líquidos viscosos, incluye conos de carga 14, 16 con una primera sección de pared de precarga troncocónica 28 que tiene un ángulo de pared 02 de más de 11 grados, y una segunda sección de pared de carga primaria troncocónica 26 que tiene un ángulo de pared 01 de 11 grados. El ángulo de precarga 02 más pronunciado facilita la expansión inicial del elemento de resorte 12.

Volviendo a las figuras 9 a 12, los conos de carga 14, 16 son comprimibles axialmente entre sí dentro de los extremos abiertos del elemento de resorte tubular ranurado 12, por lo que el elemento de resorte tubular ranurado 12 se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de contracción radial opuesta. La figura 9 ilustra un estado inicial en reposo. La figura 10 ilustra la precarga inicial y la expansión hacia afuera del elemento de resorte. La figura 11 ilustra la compresión y carga axial total. La deformación del elemento elástico tubular 12 almacena elásticamente energía que devolverá el elemento elástico 12 a su forma normal en reposo cuando se libere. Cuando se suelta como se ilustra en la figura 12, el elemento de resorte 12 se contrae elásticamente (hacia adentro), creando a su vez una fuerza de extensión axial, y devuelve los conos 14, 16 a sus posiciones normales en reposo.

Volviendo a la figura 13, las realizaciones del presente resorte de compresión 10 de polímero pueden usarse ventajosamente en una bomba dispensadora 100 para diversos líquidos, lociones, etc. contenidos dentro de una botella u otro recipiente (no ilustrado). En algunas realizaciones de ejemplo, todos los componentes tanto de la bomba dispensadora 100 como del conjunto de resorte de compresión 10 están moldeados a partir del mismo material plástico, lo que hace que toda la bomba dispensadora 100, incluyendo el conjunto de resorte 10, sea fácilmente reciclable en una única clasificación de material plástico.

La bomba dispensadora 100 comprende una copa acumuladora 102 que tiene un receptáculo de tubo de inmersión 104 y una válvula de bola 106 en un extremo inferior de la misma. Se recibe una guía tubular 108 en el extremo superior de la copa acumuladora 102, y la guía tubular 108 se fija en el cuello de un recipiente (no mostrado) con un anillo de tapa roscado 110. El presente conjunto de resorte de compresión 10 es recibido y guiado dentro de la guía tubular 108. Como se señaló anteriormente, el ángulo 01 de la pared de carga 26 de los conos de carga 14, 16 es un factor crítico para determinar el diámetro total del conjunto de resorte. Como se ve en esta realización de la bomba 100, el conjunto de resorte 10 encaja dentro de las paredes internas de la guía 108, que a su vez debe encajar dentro del cuello del recipiente. En consecuencia, el ángulo de la pared, el material del elemento de resorte y el perfil son factores que determinan esta especificación. Un vástago de pistón 112 se recibe axialmente a través de los conos de carga 14, 16 y el elemento de resorte tubular 12 y se extiende a través de la parte inferior de la guía 108 dentro de la copa acumuladora 102, en donde el extremo terminal está equipado con un pistón 112 que forma un sello con el pared interior del acumulador 102. Un cabezal de boquilla 116 está asegurado al extremo superior del vástago del pistón 112 y recibido sobre el cono de carga superior 16.

En funcionamiento, una compresión forzada hacia abajo del cabezal de boquilla 116 provoca un movimiento axial descendente correspondiente del cono de carga superior 16 y una deflexión y carga hacia afuera del elemento de resorte 12 según las ilustraciones descritas anteriormente en las figuras 9-12. Tras la posterior liberación del cabezal de boquilla 116, el elemento de resorte tubular 12 se contrae elásticamente de nuevo a su forma y posición normal en reposo (ver también la figura 12), provocando un movimiento forzado hacia arriba del cono de carga superior 16, el vástago del pistón 112, el pistón 114 y el cabezal de boquilla 116 vuelven a sus posiciones normales de reposo. El conjunto de bomba 100 y la válvula de bola 106 funcionan como se conoce en la técnica para extraer material del tubo de inmersión 104 y dispensar el material a través del cabezal de boquilla 116.

Volviendo ahora a las figuras 14-21, algunas realizaciones del conjunto de resorte 200 pueden incluir un elemento de resorte tubular ranurado 202 modificado que tiene nervaduras reductoras de tensión 204, 206 que se extienden a lo largo de los bordes opuestos 208, 210 de la ranura longitudinal 212. Las nervaduras 204,206 pueden incluir superficies convexas simétricas que se extienden radialmente hacia afuera 204a, 206a (véanse las figuras 15 y 16) y circunferencialmente hacia afuera 204b, 206b (ver la figura 14) desde los bordes de las ranuras 208, 210. Esta realización 202 incluye además un primer espesor de pared más delgado 214 en los bordes de ranura 208, 210 adyacentes a las nervaduras de tensión 204, 206 y un segundo espesor de pared más grueso 216 diametralmente opuesto a los bordes de ranura 208, 201 (ver la figura 15). Las superficies arqueadas 204a, 204b, 206a, 206b junto con el aumento del espesor de la pared que se aleja de los bordes de las ranuras 208, 210 distribuyen más uniformemente la tensión por todo el elemento de resorte 202 y extienden el ciclo de vida del elemento de resorte 202. La figura 17 ilustra el elemento de resorte 202 en un estado cargado expandido. Las figuras 18 y 19 ilustran los vectores de movimiento (flechas) asociados con las esquinas de los bordes de ranura 208, 210. El volumen reducido de material en estas áreas permite que estas esquinas se deformen más fácilmente y reduzcan la tensión. El presente elemento de resorte 202 se usa en combinación con los mismos conos de carga 14, 16 como se describió anteriormente. Las figuras 20 y 21 muestran la compresión axial de la presente realización 200 con conos de carga 14, 16 de ejemplo. El presente conjunto de resorte 200 se puede usar en los mismos tipos de bombas dispensadoras 100 descritas anteriormente con una mayor longevidad del resorte.

Con referencia ahora a las figuras 22-28, otras realizaciones del conjunto de resorte de compresión 300 incluyen un elemento de resorte tubular ranurado 302 que tiene forma hiperboloide, es decir, que tiene un diámetro más pequeño (más estrecho) en el centro y diámetros simétricamente mayores en los extremos, y un primer y segundo conos de carga opuestos 304, 306. El elemento de resorte 302 tiene un espesor de pared uniforme (véanse las figuras 25 y 26) e incluye una única ranura longitudinal 308 (figuras 23 y 24) que se extiende a lo largo de toda la longitud del tubo, permitiendo que el elemento de resorte 302 se expanda radialmente tras la aplicación de una fuerza axial en el primer y segundo extremo del mismo. La pared de resorte curvada del resorte hiperboloide 302 proporciona un perfil de carga más rígido (perfil de carga más alto) usando la misma cantidad de material plástico en comparación con la forma cilíndrica descrita anteriormente (figuras 1-12). Los bordes de la pared interior también están achaflanados 310 para facilitar el deslizamiento del elemento de resorte 302 sobre las superficies de la pared del cono de carga 304, 306 (ver la figura 26). La forma hiperboloide del elemento de resorte 302 funciona más eficientemente con conos de carga 304, 306 que tienen una única pared de carga troncocónica 312 con un ángulo de pared 03 algo más pronunciado (figura 22). La realización preferida ilustrada muestra un ángulo de pared 03 de más de 11 grados. Como se señaló anteriormente, el ángulo de pared particular 0 se selecciona basándose en las características de tracción del elemento de resorte 302, así como en el material y los acabados de la superficie. Las realizaciones de ejemplo pretenden ser ilustrativas, pero no limitativas.

Volviendo a las figuras 27 y 28, el presente conjunto de resorte de compresión hiperboloide 300 se presta para ser usado ventajosamente como un resorte de retorno exterior en ciertas bombas dispensadoras 400 para diversos líquidos, lociones, etc. Como se describió anteriormente, en muchas realizaciones de ejemplo, todos los componentes de la bomba dispensadora 400 y del conjunto de resorte de compresión 300 están moldeados a partir del mismo material plástico, lo que hace que todo el conjunto dispensador sea fácilmente reciclable en una única clasificación de material plástico.

Haciendo referencia a las figuras 27-28, la bomba dispensadora 400 comprende una copa acumuladora 402 que está asegurada dentro del cuello de un recipiente 404 con un cierre roscado 406. Un cabezal de boquilla 408 está recibido en un vástago de pistón 410 que se extiende a través del cierre 406 y dentro del acumulador 402. Un sello de pistón 411 está recibido en el extremo terminal del vástago del pistón 410, formando un sello con las paredes internas del acumulador. Los conos de carga 304, 306 del presente conjunto de resorte de compresión hiperboloide 300 están integrados en las superficies exteriores opuestas del cierre 406 y el extremo superior del vástago del pistón 410 y el elemento de resorte tubular ranurado hiperboloide 302 se recibe a presión sobre y alrededor del vástago de pistón 410 y la extensión cónica hacia arriba 304 del cierre 406, de manera que se acople a las paredes del cono de carga en rampa 304, 306 del vástago del pistón 410 y el cierre 406.

En funcionamiento, una compresión forzada hacia abajo del cabezal de boquilla 408 provoca un movimiento axial descendente correspondiente del cono de carga superior (cabeza del vástago del pistón) 410/306 y una deflexión y carga hacia afuera del elemento de resorte 302 similar a las ilustraciones descritas anteriormente en las figuras 9-12. Tras la liberación posterior del cabezal de boquilla 408, el elemento de resorte tubular 302 se contrae elásticamente (radialmente hacia adentro) de regreso a su forma y posición normal en reposo, provocando un movimiento forzado hacia arriba del cono de carga superior (vástago del pistón) 410/306 y el cabezal de boquilla 408 de vuelta a sus posiciones normales en reposo. El conjunto de bomba 400 funciona como se conoce en la técnica para aspirar material desde una conexión de tubo de inmersión 412 y dispensar el material a través del cabezal de boquilla 408.

Haciendo referencia a las figuras 29 y 30, se ilustra otra realización de ejemplo del dispensador de bomba y se indica en general en 500. La bomba dispensadora 500 comprende un acumulador 502 que está asegurado dentro del cuello de un recipiente 504 con un cierre roscado 506. El acumulador 502 tiene una entrada de tubo de inmersión 508 formada en la pared inferior del mismo. Un cabezal de boquilla 510 se recibe en un vástago de pistón 512 que se extiende a través de un segundo anillo de cierre 514 asegurado en la parte superior del acumulador 502 y dentro del acumulador 502. Un sello de pistón 516 recibido en el extremo terminal del vástago del pistón 512, formando un sello con las paredes internas del acumulador 502. El conjunto de resorte de compresión 518 se recibe dentro del acumulador 502, similar a la realización en la figura 13, y comprende un elemento de resorte tubular cilíndrico ranurado 520 y un primer y segundo conos de carga 522, 524. El primer cono de carga 522 de la presente realización es un componente independiente que está asentado sobre un hombro 526 formado en la pared del acumulador. El vástago del pistón 512 se extiende coaxialmente a través del primer cono de carga 522, de manera que el sello del pistón 516 esté ubicado debajo del primer cono de carga 522. El segundo cono de carga 524 está integrado en la superficie exterior del vástago del pistón 512. Cabe señalar aquí que los conos de carga 522, 524 tienen una única superficie de carga uniforme. El elemento de resorte tubular ranurado 520 se recibe coaxialmente alrededor del vástago del pistón 512 y entre el primer y segundo conos de carga 522, 524.

El funcionamiento de la bomba dispensadora 500 es similar al descrito con respecto a la realización en la figura 13.

Con referencia a la figura 31, se ilustra otra realización de ejemplo y se indica en general en 600. La bomba dispensadora 600 generalmente comprende una base de la bomba 602, un cabezal dispensador 604 y un conjunto de resorte de compresión 606 de polímero. La base de la bomba incluye un acumulador 608 asegurado dentro del cuello de un recipiente (no mostrado) con un cierre roscado 610. El acumulador 608 tiene una entrada de tubo de inmersión 612 formada en la pared inferior del mismo y una válvula de bola 614 está ubicada dentro de la entrada del tubo de inmersión 612. El cabezal dispensador 604 se recibe en el extremo superior de un vástago de pistón 616 que se extiende a través del cierre roscado 610 y dentro del acumulador 608. Un sello de pistón 618 está recibido en el vástago del pistón 616 a mitad de camino a lo largo del vástago del pistón. El conjunto de resorte de compresión 606 se recibe dentro del acumulador 608 y comprende un elemento de resorte tubular cilíndrico ranurado 620 y un primer y segundo conos de carga 622, 624. El primer cono de carga 622 de la presente realización está formado integralmente con la pared inferior del acumulador 608 extendiéndose hacia arriba alrededor de la entrada del tubo de inmersión 612 y la válvula de bola 614. El segundo cono de carga 624 está integrado en el extremo terminal del vástago del pistón 616. Se observa aquí que el vástago del pistón 616 se extiende coaxialmente a través del sello del pistón 618, de modo que el sello del pistón 618 esté ubicado por encima del segundo cono de carga 624. Los conos de carga 622, 624 tienen tanto una superficie de precarga como una superficie de carga primaria como se describió anteriormente y se ilustra mejor en la figura 8. El elemento de resorte tubular cilíndrico ranurado 620 se recibe dentro del acumulador 608 entre el primer y segundo conos de carga 622, 624.

La compresión hacia abajo del cabezal dispensador 604 provoca una correspondiente compresión hacia abajo del vástago del pistón 616 y el segundo cono de carga 624, y una expansión radial elástica del elemento de resorte tubular ranurado 620. El material dentro de la cámara del acumulador se bombea a través de un puerto 626 en la pared del vástago del pistón 616 hacia un conducto interior del vástago y hacia arriba hacia el cabezal dispensador 604. Como se describió anteriormente, la liberación del cabezal dispensador 604 libera el elemento de resorte 620 para contraerse radialmente y crear una fuerza axial hacia arriba para devolver el vástago del pistón 616 y el cabezal dispensador 604 a sus posiciones normales en reposo.

La figura 32 ilustra una realización 600A ligeramente modificada donde el paso interior del vástago del pistón 616 se amplía para mejorar el flujo de material.

La figura 33 ilustra otra realización 600B modificada donde la punta del segundo cono de carga 624 está truncada y el acumulador 608 tiene una longitud ligeramente más corta.

La figura 34 ilustra aún otra realización 600C donde el segundo cono de carga 624 está moldeado como un componente separado y asegurado en un extremo terminal del vástago del pistón 616 debajo del sello del pistón 618.

Volviendo ahora a las figuras 35-48 se ilustra una realización de ejemplo preferida de la bomba dispensadora y se indica generalmente en 700. La bomba dispensadora 700 comprende un conjunto de base de la bomba 702, un cabezal dispensador 704 y un conjunto de resorte de compresión de polímero 706. El conjunto de base de la bomba 702 incluye una copa acumuladora 708 que está asegurada dentro del cuello de un recipiente (no mostrado) con un anillo de cierre 710. En la ilustración de ejemplo, el anillo de cierre 710 está roscado para su unión a un cuello de recipiente roscado. Con referencia a las figuras 38 y 40, el acumulador 708 tiene una entrada de tubo de inmersión 712 formada en la pared inferior del mismo y una válvula de bola 714 está ubicada dentro de la entrada del tubo de inmersión 712. El cabezal dispensador 704 está formado integralmente en el extremo superior de un vástago de pistón 716 que se extiende a través del anillo de cierre 710 y dentro del acumulador 708. El vástago del pistón 716 está guiado axialmente dentro del acumulador 708 mediante una corona anular 718 que se recibe de forma roscada dentro del borde periférico superior del acumulador 708. Un sello de pistón 720 (ver las figuras 37-38) se recibe en el vástago del pistón 716 a mitad de camino a lo largo del mismo.

El conjunto de resorte de compresión 706 se recibe dentro del acumulador 708 y comprende un elemento de resorte tubular cilíndrico ranurado 722 y un primer y segundo conos de carga 724, 726. El primer cono de carga 724 de la presente realización está formado integralmente con la pared inferior del acumulador 708 y se extiende hacia arriba alrededor de la entrada del tubo de inmersión 712 y la válvula de bola 714.

El segundo cono de carga 726 está moldeado como un componente separado en forma de copa con una parte superior abierta, un interior hueco y nervaduras interiores 728 que se reciben a presión en las crestas 730 correspondientes del extremo terminal del vástago del pistón 716. Las nervaduras 728 están formadas de manera que el extremo terminal del vástago del pistón 716 esté colocado ligeramente por encima de la pared inferior interior del cono de carga 726 y de manera que se proporcione un pasaje desde el interior del cono de carga 726 hacia el pasaje interior 729 del vástago del pistón 716 (ver las flechas en la figura 38). Se observa aquí que el vástago del pistón 716 se extiende coaxialmente a través del sello del pistón 720, de modo que el sello del pistón 720 esté ubicado por encima del segundo cono de carga 726. Además, la superficie exterior del segundo cono de carga 726 incluye guías radialmente hacia afuera 731 que ayudan al movimiento deslizante adecuado del cono de carga 726 dentro de la pared interior del acumulador 708.

Los conos de carga 724, 726 tienen tanto la superficie de precarga A como la superficie de carga primaria B descritas anteriormente. El elemento de resorte tubular cilíndrico ranurado 722 se recibe dentro del acumulador 708 entre el primer y segundo conos de carga 724, 726. Si bien la realización de ejemplo aquí se ilustra con un elemento de resorte tubular cilíndrico 722, debe entenderse que el elemento de resorte 722 puede comprender cualquiera de los elementos de resorte descritos en el presente documento. Asimismo, los conos de carga 724, 726 pueden formarse con cualquiera de las configuraciones descritas anteriormente en el presente documento.

Volviendo a las figuras 43-48 se ilustra una secuencia de dispensación completa para la presente realización 700. La figura 43 ilustra una posición inicial con los conos de carga 724 ligeramente precargados y la válvula de bola 714 cerrando el puerto de entrada del tubo de inmersión 712. Durante el montaje, la corona 718 se enrosca hacia la parte superior del acumulador 708 y comprime los diversos componentes juntos en una condición ligeramente precargada. Pasando a la figura 44, la compresión hacia abajo del cabezal dispensador 704 y el vástago del pistón 716 provoca una correspondiente compresión hacia abajo del segundo cono de carga 726, el inicio de la expansión radial elástica del elemento de resorte tubular ranurado 722 y la apertura de un pasaje dispensador entre la parte inferior del sello del pistón 720 y el borde superior del segundo cono de carga 726. En la figura 45, una mayor compresión hacia abajo del cabezal dispensador 704 mueve tanto el cono de carga 726 como el sello del pistón 720 proporcionando una acción de bombeo. Un conjunto de nervaduras de guía 732 espaciadas circunferencialmente que se extienden longitudinalmente hacia abajo por la pared exterior del vástago del pistón 716 tienen hombros terminales 734 que se acoplan al anillo central del sello del pistón 720 y provocan el correspondiente movimiento hacia abajo del mismo junto con el cabezal dispensador 704. El material dentro del acumulador 708 es forzado hacia abajo hacia el interior del segundo cono de carga 726, hacia arriba hacia el conducto interior del vástago 729 y hacia arriba hacia el cabezal dispensador 704. Volviendo a las figuras 46-48, la liberación del cabezal dispensador 704 libera el elemento de resorte 722 para contraerse radialmente y crear una fuerza axial hacia arriba para devolver el vástago del pistón 716, el sello del pistón 720 y el cabezal dispensador 704 a sus posiciones normales en reposo. Al regresar a la posición inicial, la válvula de bola 714 se abre (figura 46) para extraer material fresco del contenedor al acumulador 708 (figura 47). Al finalizar la carrera de la bomba, la válvula de bola 714 se vuelve a asentar para cerrar la entrada del tubo de inmersión 712.

Por lo tanto, se puede ver que las realizaciones de ejemplo proporcionan conjuntos de bombas dispensadoras únicas y novedosas en las que todos los componentes discretos pueden moldearse a partir de un único material plástico para facilitar el reciclaje de plástico de una sola corriente. Además, los conjuntos de resortes de compresión totalmente de plástico se pueden usar ventajosamente en todas las bombas dispensadoras de plástico que luego también se pueden reciclar fácilmente.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Una bomba dispensadora (100; 400; 500; 600; 700) que comprende:

una base de la bomba (602; 702); y

un cabezal dispensador (116; 408; 510; 604; 704) que incluye un vástago de pistón (112; 410; 512; 616; 716) que está guiado axialmente dentro de la base de la bomba; caracterizada por que la bomba dispensadora incluye:

un conjunto de resorte de compresión (10; 300; 518; 606; 706) que comprende:

un elemento de resorte tubular ranurado (12; 202; 302; 620; 722) formado a partir de un material polimérico extensible;

un primer cono de carga (14; 304; 522; 622; 724) recibido en un primer extremo de dicho elemento de resorte tubular ranurado (12; 202; 302; 620; 722), estando fijado dicho primer cono de carga con respecto a dicha base de la bomba; y

un segundo cono de carga (16; 306; 524; 624; 726) recibido en dicho segundo extremo de dicho elemento de resorte tubular ranurado (12; 202; 302; 620; 722), siendo dicho segundo cono de carga móvil con respecto a dicha base de la bomba,

estando recibido dicho elemento de resorte tubular ranurado (12; 202; 302; 620; 722) coaxialmente alrededor del vástago del pistón entre dicho primer y segundo conos de carga (14, 16; 304, 306; 522, 524; 622, 624; 724, 726), siendo dicho segundo cono de carga (16; 306; 524; 624; 726) comprimible axialmente con dicho vástago de pistón (112; 410; 512; 616; 716) y/o cabezal dispensador (116; 408; 510; 604; 704) hacia el primer cono de carga (14; 304; 522; 622; 724) y dentro de dicho elemento de resorte tubular ranurado (12; 202; 302; 620; 722), mediante lo cual dicho elemento de resorte tubular ranurado (12; 202; 302; 620; 722) se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de resorte de extensión axial opuesta.

2. Un bomba dispensadora según la reivindicación 1,

en la que dicha base de la bomba (602; 702) incluye un acumulador (102; 402; 502; 608; 708);

en la que dicho vástago de pistón (112; 410; 512; 616; 716) tiene un extremo terminal que se extiende dentro del acumulador,

en la que, un sello de pistón (114; 411; 516; 618; 720) se recibe en el extremo terminal del vástago del pistón (112; 410; 512; 616; 716) y forma un sello con las paredes internas del acumulador (102; 402; 502; 608; 708); y en la que dicho vástago de pistón (112; 410; 512; 616; 716) se extiende coaxialmente a través de dicho primer cono de carga (14; 304; 522; 622; 724), y se extiende además coaxialmente a través de dicho segundo cono de carga (16; 306; 524; 624; 726) que es móvil con dicho cabezal dispensador (116; 408; 510; 604; 704) con respecto a dicha base de la bomba.

3. La bomba dispensadora de la reivindicación 2, en la que dicho primer y segundo conos de carga (522, 524; 622, 624; 724, 726) están dispuestos dentro del acumulador (502; 608; 708).

4. La bomba dispensadora de la reivindicación 2, en la que el primer cono de carga (304) está formado integralmente con una superficie exterior superior de dicha base de la bomba, y en la que dicho segundo cono de carga (306) está formado integralmente con una porción superior de dicho vástago del pistón (410) adyacente a dicho cabezal dispensador (408).

5. La bomba dispensadora de la reivindicación 1,2 o 4, en la que el elemento de resorte tubular ranurado (302) tiene forma hiperboloide.

6. Un bomba dispensadora según la reivindicación 1,

en la que dicha base de la bomba (602; 702) incluye un acumulador (608; 708),

en la que dicho vástago de pistón (616; 716) tiene un extremo terminal que se extiende dentro del acumulador; un sello de pistón (618; 720) se recibe alrededor del vástago del pistón,

en la que dicho primer cono de carga (622; 724) está formado integralmente con una pared inferior de dicho acumulador,

en la que dicho segundo cono de carga (624; 726) se recibe en dicho extremo terminal de dicho vástago de pistón (616; 716) y se puede mover con dicho cabezal dispensador (604; 704) con respecto a dicho primer cono de carga (622; 724), y

en la que dicho segundo cono de carga es comprimible axialmente con dicho cabezal dispensador hacia el primer cono de carga y dentro de dicho elemento de resorte tubular ranurado, por lo que dicho elemento de resorte tubular ranurado se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de resorte de extensión axial opuesta.

7. La bomba dispensadora de la reivindicación 6, que comprende además un puerto de tubo de inmersión (612; 712) dentro de dicha pared inferior, y que además tiene una válvula de bola (614; 714) dentro de dicho puerto de tubo de inmersión.

8. La bomba dispensadora de la reivindicación 1,2, 3 o la reivindicación 6, en la que dicha base de la bomba incluye además un anillo de cierre (506; 610; 710) que fija dicho acumulador a un cuello de un recipiente.

9. Un bomba dispensadora según la reivindicación 1,

en la que dicha base de la bomba (602; 702) incluye un acumulador (608; 708) que tiene un puerto de tubo de inmersión (612; 712) dentro de una pared inferior, y además tiene una válvula de bola (614; 714) dentro de dicho puerto de tubo de inmersión, incluyendo dicha base de la bomba además un anillo de cierre (610; 710) que fija dicho acumulador a un cuello de un recipiente;

en la que dicho vástago de pistón (616; 716) tiene un extremo terminal que se extiende dentro del acumulador; en la que un sello de pistón (618; 720) se recibe alrededor del vástago del pistón y forma un sello con las paredes internas del acumulador; y

en la que dicho conjunto de resorte de compresión (606; 706) está dispuesto dentro de dicho acumulador (608; 708),

en la que dicho primer cono de carga (622; 724) está formado integralmente con dicha pared inferior de dicho acumulador,

en la que dicho segundo cono de carga (624; 726) se recibe en dicho extremo terminal de dicho vástago de pistón y se puede mover con dicho cabezal dispensador con respecto a dicho primer cono de carga, y en la que dicho segundo cono de carga es comprimible axialmente con dicho cabezal dispensador hacia el primer cono de carga y dentro de dicho elemento de resorte tubular ranurado, por lo que dicho elemento de resorte tubular ranurado se expande radialmente en tensión para crear una fuerza de resorte de extensión axial opuesta.

10. La bomba dispensadora de la reivindicación 1, 2, 6 o 9, en la que dicho elemento de resorte tubular ranurado es cilíndrico.

11. La bomba dispensadora de la reivindicación 1,2, 6 o 9, en la que dicho elemento de resorte tubular ranurado tiene nervaduras reductoras de tensión (204, 206) que se extienden longitudinalmente a lo largo de bordes de ranura opuestos (208; 210).

12. Una bomba dispensadora según la reivindicación 1, en la que dicho primer y segundo conos de carga (14, 16; 304, 306; 522, 524; 622, 624; 724, 726) son generalmente de forma cónica y tienen al menos una sección de pared con un ángulo de pared de no menos de 11 grados.

13. Una bomba dispensadora según la reivindicación 1, en la que dicho primer y segundo conos de carga (14, 16; 304, 306; 522, 524; 622, 624; 724, 726) tienen una primera sección de pared de precarga troncocónica que tiene un ángulo de pared de mayor que 11 grados, y una segunda sección de pared de carga primaria troncocónica que tiene un ángulo de pared de 11 grados.