TWI512197B - 具有旋轉泵致動器的活塞泵 - Google Patents

Description

具有旋轉泵致動器的活塞泵

本發明大致上涉及往復活塞液體泵。更具體地，本發明涉及一種被轉動的致動器機構驅動的往復活塞液體泵。該轉動的致動器機構將水準平面中的線性的致動運動轉換成偏離垂直的平面(off-vertical plane)中的線性運動，以便推進活塞泵的活塞並引起活塞泵推進產品。

在現有技術中，往復活塞液體泵是眾所周知的，並且被用於泵送和/或分配不同的產品。很多眾所周知的往復活塞液體泵見於桌面分配器中，其中分配嘴件(dispensing spout)被向下按壓以將產品分配到保持在分配嘴件下面的手掌上。使用這樣的泵分配的最常見的產品有肥皂液、乳液和消毒劑。

這些泵也被應用在除了桌面分配器以外的環境中。例如，通常在壁式安裝的分配器中出現往復活塞液體泵，在壁式安裝的分配器中，推桿被按壓以致動泵，並將產品分配到保持在推桿下的手掌上。在這些分配器中，推桿一般在樞軸點樞軸轉動，並提供可操作地與泵的往復活塞接合的臂，以使對推桿的按壓和釋放引起活塞的往復運動，而該往復運動對於從固定泵的產品容器分配產品來說是必需的。因為往復活塞的衝程長度是受到推桿臂移動的距離支配的，所以想要的衝程長度可以通過將推桿設計成樞軸轉 動通過必要的弧形或通過使得臂的尺寸形成為使其在距離推桿一相當大的距離處與泵接合來達到，從而允許較小的弧形。從推桿延伸的臂與線性運動的致動支架(actuating carriage)接合，而該致動支架與往復活塞接合，所以，具有更長的臂時，獲得了更多線性運動，而推桿弧形較小。 然而，因為在推桿和致動支架之間使用了槓桿臂，所以由推桿提供的機械效益必須足夠顯著，以使分配器的使用者不需要推得太用力來分配產品。因此，現有技術的推桿的長度一般是長的，並經過相當大的轉動弧形。因此，分配器可能會佔據較大的封裝面積(footprint)。

本發明試圖滿足現有技術中對於用於壁式安裝的分配器的往復活塞液體泵的致動機構的需要，其中，推桿尺寸較小，並且弧形長度減小，以使壁式安裝的分配器可以佔據較小的封裝面積。

大體上，本發明提供了一種往復活塞液體泵和活塞驅動器機構。往復活塞液體泵包括活塞室和在活塞室中從未致動位置往復到致動位置的活塞，而活塞從未致動位置到致動位置的運動引起往復活塞液體泵推進產品。活塞驅動器機構包括第一驅動器構件以及第二驅動器構件，該第一驅動器構件具有軸線和沿著其軸線延伸的有坡度的周圍表面(sloped circumferential surface)，該第二驅動器構件具有軸線和沿著其軸線延伸的有坡度的周圍表面。該第一驅動器構件和第二驅動器構件沿著它們的軸線對準，並且沿著它們的有坡度的周圍表面的至少一部分在未致動位置匹配，以使得通過有坡度的周圍表面的相互作用，驅動器構件中的一個繞著其軸線相對於驅動器構件中的另一個的轉動引起第二驅動器構件離開於第一驅動器構件而沿著其軸線朝向致動位置推進。此運動也引起活塞到達其致動位置的運動，從而推進產品。

在圖1和圖2中，示出了依據本發明的往復活塞泵液體泵和活塞驅動器機構，並用數字10表示。此泵和驅動器機構10被固定到裝有用於推進和/或分配的產品S的容器12。容器12包括底部14、側壁16、肩部18和頸部20。容器12可以為剛性的塑膠容器，在此情形中，其一般將被排放以便在產品S被分配時空氣可以代替產品S，但容器也可以為可折疊的容器，以便不需要排放。實際上，在一些實施方式中，本文示出的容器12可以用帶有連接到往復活塞泵和活塞驅動器機構10的合適的附件的袋型產品容器代替。容器的類型以及它們到活塞泵的連接在現有技術中是眾所周知的。本發明具體涉及活塞驅動器機構。

在此實施方式中，頂部蓋子(over cap)22與頸部20以匹配的螺紋接合，並且往復活塞液體泵24延伸通過頂部蓋子22，以便關閉由頸部20提供的開放的頂部。往復活塞液體泵24包括具有出口通道28的往復活塞構件26，並且往復活塞構件26逆著彈簧29的偏置而移動，以便分配保持在容器12中的液體S。更具體地，往復活塞構件26與液體室30和空氣室32相互作用，以使得，在往復活塞構件26逆著彈簧29的偏置而移動時，液體S和空氣G被推進進入並通過出口通道28，以便產生泡沫產品。此類型的往復活塞泵是眾所周知的，並且為了往復活塞液體泵24而被採用的具體結構對本發明並不重要。實際上，可以採用現有技術的往復活塞液體泵和容器的主要結構，該主要結構可以被修改以包括依據本發明的活塞驅動器機構。該往復活塞液體泵24設置有合適的閥，並且較佳地，如已知的那樣，設置有和篩閘道聯的混合料筒(screen bounded mixing cartridge)，以使得當往復活塞26在箭頭A的方向被向上推動時，液體S作為泡沫在出口通道28的出口34被分配。雖然本發明顯示了泡沫泵，但應理解，普通的、非泡沫往復活塞液體泵也可以被修改成帶有依據本發明的活塞驅動器機構。

往復活塞液體泵24的主體構件36提供液體室30和空氣室32，往復活塞26與液體室30和空氣室32相互作用，以便推進和分配泡沫。主體構件36通過凸緣38固定到容器12的頸部20的頂部，該凸緣38被頂部蓋子22楔進成貼靠著頸部20的開放的頂部。頂部蓋子22包括驅動構件蓋子40，該驅動構件蓋子40從容器蓋子部分42軸向延伸，以便和往復活塞26一起並排並且至少部分地圍繞往復活塞26延伸。阻力凸緣(resistance flange)44從驅動構件蓋子40徑向向內延伸，以便靠近從活塞部分26延伸的分配嘴件46。頂部蓋子22和往復活塞26以及分配嘴件46之間形成環形間隙48，而泵的驅動器機構49以及驅動器機構10被定位在其中。

參照圖5和圖6，驅動器機構49包括第一驅動構件50和第二驅動構件52。該第一驅動構件50大致上為管狀的，並且允許泵和/或分配管件元件通過其中。第一驅動構件具有側壁54，該側壁54被剖切以提供與第二軸向延伸部分58對置的第一軸向延伸部分56。第一有坡度的周圍表面60從第一軸向延伸部分56的基部62延伸到第二軸向延伸部分58的尖端64，並且第二有坡度的周圍表面66從第二軸向延伸部分58的基部68延伸到第一軸向延伸部分56的尖端70。類似地，第二驅動構件52大致上為管狀的，以便也允許泵和/或分配管件元件通過其中。第二驅動構件具有側壁72，該側壁72被剖切以提供與第二軸向延伸部分76對置的第一軸向延伸部分74。第一有坡度的周圍表面78從第一軸向延伸部分74的基部78延伸到第二軸向延伸部分76的尖端82，並且第二有坡度的周圍表面84從第二軸向延伸部分76的基部(未示出)延伸到第一軸向延伸部分74的尖端86。

第一驅動器構件50和第二驅動器構件52被軸向對準，以便在未致動位置時，沿著它們各自的有坡度的周圍表面的至少一部分匹配，其中，第一驅動構件50的第一有坡度的周圍表面60與第二驅動構件52的第一有坡度的周圍表面78匹配，並且第一驅動構件50的第二有坡度的周圍表面66與第二驅動構件52的第二有坡度的周圍表面84匹配。在示出的實施方式中，第一和第二驅動構件50、52沿著它們各自的第一軸向延伸部分56、74以及第二軸向延伸部分58、76周圍地匹配，並且每個有坡度的周圍表面60、66、78、84具有類似的坡度，以使它們一起形成完整的管狀結構。然而，第一和第二驅動構件50、52不需要以此種密切的方式嵌套在一起，它們至少沿著它們各自的有坡度的周圍表面的一部分匹配就足夠了。這將依據公開的驅動器機構49的功能而得到理解。

在圖1和圖2中示出的未致動位置中，第一驅動構件50的接觸表面51與頂部蓋子22的阻力凸緣44接合，並且第二驅動構件52的接觸表面53與往復活塞26接合或至少可操作地接合。第一驅動臂90從第一驅動構件50徑向地延伸通過驅動構件蓋子40中的第一臂孔92，並且類似地，第二驅動臂94從第二驅動構件52徑向地向外延伸通過驅動構件蓋子40中的第二臂孔96。這些臂可以被線性地推動，以便致動往復活塞液體泵24。這可以通過回顧圖5和圖6具體地理解。

隨著第一驅動臂90和第二驅動臂94被推動，它們圍繞它們的軸線轉動，並且這引起第二驅動器構件52離開於第一驅動器構件50推進，由於接觸表面51和頂部蓋子22的阻力凸緣44的相互作用，該第一驅動器構件50被保持在原位置。第二驅動器構件52的推進引起往復活塞26逆著彈簧29的偏置而移動，以便推進和/或分配保持在容器12中的液體S。該第一和第二臂孔92和96的尺寸適合於允許第一驅動臂90的徑向運動以及允許第二驅動臂94的徑向和軸向運動。一旦壓力被從第一和第二驅動臂90、94釋放，彈簧29將把泵和驅動器機構10返回到未致動位置，以備另一次致動。在一壁式安裝的分配器實施方式中，泵和驅動器機構10將被包括作為再填充單元的一部分，該再填充單元包括液體S的容器，並且該再填充單元將被壁式安裝的分配器外殼保持。該再填充單元將安裝在外殼內部，以便普通推桿將與第一和第二驅動臂90、94接合，以在推桿像在普通的壁式安裝分配器中那樣被樞軸轉動以分配產品時線性地推動它們。作為一種替換形式，該第一和第二驅動臂90、94可以被由無接觸感測器(touchless sensor)致動的電子元件推動，正如某些壁式安裝的分配器中所使用的那樣。

應理解，第一和第二驅動器臂90、94不是必要的，因為有可能只提供一個驅動臂。如圖5和圖6中所示，在只有一個驅動臂被線性地致動時，第一和第二驅動構件的有坡度的周圍表面將仍然彼此背向推進。然而，因為只有一個臂從第一和第二驅動構件中的一個延伸，所以在線性方向的線性致動的衝程長度將不得不更長，以便達到和在採用兩個臂時由較短的線性致動衝程長度所獲得的泵衝程長度相同的泵衝程長度。因此，為了確保推桿可以被設計 成較小並且帶有較短的衝程長度，較佳地，應用兩個臂以便被推桿接合。這將有助於確保保持分配器的封裝面積盡可能地小。也應理解，雖然每個驅動構件包括兩個軸向延伸部分和兩個有坡度的周圍表面，但有可能為每個驅動構件提供一個軸向延伸部分和一個有坡度的周圍表面。因此，多個臂和多個有坡度的周圍有坡度的表面僅僅是較佳的實施方式，並且本發明不被限制於此或受此限制。

現在參照圖3和圖4，可見，推動驅動臂不是引起第二驅動構件離開於第一驅動構件推進以便致動泵的僅有的方式。在圖3和圖4中，示出了往復活塞液體泵和活塞驅動器機構的第二實施方式，並用數位110表示。此泵和驅動器機構110被固定到裝有用於推進和/或分配的產品S的容器112。此容器112可以與針對泵和驅動器機構10描述的容器12實質上相同。實際上，泵和驅動器機構110的很多元件與泵和驅動器機構10的元件相同，並且因此用類似的數字標示，但增加了100。

因此，頂部蓋子122與頸部120以匹配螺紋接合，並且往復活塞液體泵124延伸通過蓋子122，以便關閉由頸部120提供的開放的頂部。該往復活塞液體泵124包括具有出口通道128的往復活塞構件126，並且往復活塞構件126逆著彈簧129的偏置而移動，以便分配保持在容器112中的液體S。更具體地，往復活塞構件126與液體室130和空氣室132相互作用，以使得在往復活塞構件126逆著彈簧129的偏置而移動時，液體S和空氣被推進進入 並通過出口通道128，以便產生泡沫產品。雖然本發明展示了泡沫泵，但應理解，普通的、非泡沫往復活塞液體泵也可以被修改成帶有依據本發明的活塞驅動器機構。

往復活塞液體泵124的主體構件136提供液體室130和空氣室132，往復活塞126與液體室130和空氣室132相互作用，以推進和分配泡沫。此主體構件136通過凸緣138固定到容器112的頸部120的頂部，該凸緣138被頂部蓋子122楔進成貼靠著頸部120的開放的頂部。頂部蓋子122包括驅動構件蓋子140，該驅動構件蓋子140從容器蓋子部分142軸向延伸，以便和往復活塞126一起並排並且至少部分地圍繞往復活塞126延伸。阻力凸緣144從驅動構件蓋子140徑向向內延伸，以便靠近從活塞部分126延伸的分配嘴件146。頂部蓋子122和往復活塞126以及分配嘴件146之間形成環形間隙148，而泵的驅動器機構149以及驅動器機構110被定位在其中。

驅動器機構149與上文參照圖5和圖6公開的驅動器機構49實質上相同。然而，與第一和第二驅動臂90、94形成對照，此驅動器機構149由傳動裝置190的運動驅動。因此，驅動器機構149包括第一驅動構件150和第二驅動構件152，該第一驅動構件150和第二驅動構件152實質上像已經參照第一和第二驅動構件50、52描述的那樣相互作用，並且第一和第二驅動構件150、152的各種有坡度的表面和軸向延伸部分在此不需要詳細地重複。相反，接下來將公開第一實施方式的第一驅動器構件50和第 二實施方式的第一驅動器構件150之間的一些較小的結構區別，接下來是泵和驅動器機構110的致動。

如圖4中所見，第一驅動構件150的接觸表面151沒有像在第一驅動器構件50中那樣被設置在第一驅動構件150的終端端部。相反，其作為側壁154中的階梯形件被提供。由於此階梯形件提供接觸表面151，側壁154繼續軸向地延伸到頂部蓋子122的外部，以提供一長度的側壁154，傳動裝置190被固定到該長度的側壁154。應理解，傳動裝置190的轉動將引起有坡度的周圍表面必要的相互作用，以便致動往復活塞液體泵124。該傳動裝置190可以被推桿上的齒條接合或者可以被電子元件接合，以便通過鬆開無接觸感測器而被致動。第一驅動構件150的接觸表面151與頂部蓋子122的阻力凸緣144接合，以使第一驅動構件150保持在其軸線位置，同時第二驅動構件152被推進，以便引起往復活塞126的往復。

依據前文，應理解，本發明通過提供一種往復活塞液體泵和活塞驅動器機構而推進了現有技術，該往復活塞液體泵和活塞驅動器機構具體地用於提供帶有推桿的佔用較小封裝面積的壁式安裝的分配器。但是，本發明不被限制到採用推桿的壁式安裝的分配器。本發明的範圍將由接下來的申請專利範圍界定。

S．．．液體

G．．．空氣

10．．．泵和驅動器機構

12．．．容器

14．．．底部

16．．．側壁

18．．．肩部

20．．．頸部

22．．．頂部蓋子

24．．．往復活塞液體泵

26．．．往復活塞構件

28．．．出口通道

29．．．彈簧

30．．．液體室

32．．．空氣室

34．．．出口

36．．．主體構件

38．．．凸緣

40．．．驅動蓋子構件

42．．．容器蓋子部分

44．．．阻力凸緣

46．．．嘴件

48．．．環形間隙

49．．．驅動器機構

50．．．第一驅動構件

52．．．第二驅動構件

54．．．側壁

56．．．第一軸向延伸部分

58．．．第二軸向延伸部分

60．．．第一有坡度的周圍表面

62．．．基部

64．．．尖端

66．．．第二有坡度的周圍表面

68．．．基部

70．．．尖端

72．．．側壁

74．．．第一軸向延伸部分

76．．．第二軸向延伸部分

78．．．第一有坡度的周圍表面

78．．．基部

82．．．尖端

84．．．第二有坡度的周圍表面

86．．．尖端

90．．．第一驅動臂

92．．．第一臂孔

94．．．第二驅動臂

96．．．第二臂孔

110．．．泵和驅動器機構

112．．．容器

120．．．頸部

122．．．頂部蓋子

124．．．往復活塞液體泵

126．．．往復活塞構件

128．．．出口通道

129．．．彈簧

130．．．液體室

132．．．空氣室

136．．．主體構件

138．．．凸緣

140．．．驅動構件蓋子

142．．．容器蓋子部分

144．．．阻力凸緣

146．．．分配嘴件

148．．．環形間隙

149．．．驅動器機構

150．．．第一驅動構件

151．．．接觸表面

152．．．第二驅動構件

154．．．側壁

190．．．傳動裝置

圖1為依據本發明的第一實施方式的往復活塞液體泵和活塞驅動器機構的透視圖，其某些元件用虛線展示以便示出泵的驅動器構件；

圖2為第一實施方式的橫截面圖；

圖3為依據本發明的第二實施方式的往復活塞液體泵和活塞驅動器機構的透視圖，其某些元件用虛線展示以便示出泵的驅動器構件；

圖4為第二實施方式的橫截面圖；

圖5為往復活塞泵的驅動器構件的透視圖，提供該圖以展示其在未致動位置中的相互作用；以及

圖6為往復活塞泵的驅動器構件的透視圖，提供該圖以展示其在致動位置中的相互作用。

10．．．泵和驅動器機構

12．．．容器

14．．．底部

16．．．側壁

18．．．肩部

20．．．頸部

22．．．頂部蓋子

24．．．往復活塞液體泵

40．．．驅動蓋子構件

44．．．阻力凸緣

51．．．接觸表面

53．．．接觸表面

90．．．第一驅動臂

92．．．第一臂孔

94．．．第二驅動臂

96．．．第二臂孔

Claims (10)

1. 一種泵和泵驅動器機構，其包括：活塞室；活塞，其在所述活塞室內往復；活塞驅動器機構，用於在往復運動中運動該活塞，該活塞驅動器機構包括：第一驅動器構件，其具有軸線和沿著所述軸線延伸的有坡度的周圍表面，第二驅動器構件，其具有軸線和沿著所述軸線延伸的有坡度的周圍表面，所述第一驅動器構件和第二驅動器構件沿著它們的軸線並沿著它們的有坡度的周圍表面對準，其中，藉由所述周圍有坡度的表面的相互作用，所述驅動器構件中的一個繞著其軸線相對於所述驅動器構件中的另一個的轉動引起所述第二驅動器構件離開於所述第一驅動器構件而沿著所述軸線推進，所述運動也引起所述活塞的運動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的泵和泵驅動器機構，其中，所述驅動器構件中的一個相對於所述驅動器構件中的另一個的轉動由一驅動力引起，並且所述活塞藉由偏置構件偏置為朝向第一位置，以便在所述驅動力釋放時，將所述活塞返回到所述第一位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的泵和泵驅動器機構，其中，所述第一驅動器構件為管狀的，具有提供其所述有坡度的周圍表面的側壁，並且所述第二驅動器構件為 管狀的，具有提供其所述有坡度的周圍表面的側壁。
4. 如申請專利範圍第3項所述的泵和泵驅動器機構，其中，所述第一驅動器構件的所述有坡度的周圍表面包括軸向延伸部分，所述軸線延伸部分具有基部和尖端，並且其所述有坡度的周圍表面從所述基部周圍地延伸到所述尖端。
5. 如申請專利範圍第4項所述的泵和泵驅動器機構，其中，所述第二驅動器構件的所述有坡度的周圍表面包括軸向延伸部分，所述軸線延伸部分具有基部和尖端，並且其所述有坡度的周圍表面從所述基部周圍地延伸到所述尖端。
6. 如申請專利範圍第5項所述的泵和泵驅動器機構，其中，所述第一驅動器構件和第二驅動器構件在它們各自的軸向延伸部分處徑向地匹配，並且它們各自的有坡度的周圍表面匹配在一起以形成管狀構造。
7. 如申請專利範圍第3項所述的泵和泵驅動器機構，其還包括通過所述第一驅動器構件和第二驅動器構件的軸向通道，所述軸向通道由所述第一驅動器構件和第二驅動器構件的所述側壁界定。
8. 如申請專利範圍第7項所述的泵和泵驅動器機構，其中，分配管件延伸通過所述第一驅動器構件和所述第二驅動構件的所述軸向通道。
9. 如申請專利範圍第1項所述的泵和泵驅動器機構，其中，所述第一驅動器構件包括臂，所述臂被驅動， 以使得所述第一驅動器構件繞其軸線相對於所述第二驅動器構件轉動。
10. 如申請專利範圍第9項所述的泵和泵驅動器機構，其中，所述第二驅動器構件包括臂，所述臂被驅動，以使得所述第二驅動器構件繞其軸線相對於所述第一驅動器構件轉動。