WO2021052173A1

WO2021052173A1 - 雾化器

Info

Publication number: WO2021052173A1
Application number: PCT/CN2020/112946
Authority: WO
Inventors: 顾瑜
Original assignee: 苏州天健云康信息科技有限公司
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2021-03-25
Also published as: CN210785807U; EP4032573A4; EP4032573A1; TWM608862U; US20220339371A1

Abstract

一种雾化器，包括：泵壳（1），具有沿其轴向延伸的内腔（5）以及与内腔（5）连通的位于泵壳（1）第一端的安装座；密封件（2），设置在安装座内并具有密封套体（21）以及位于密封套体（21）内部与内腔（5）同轴的第一通孔（22）。密封件（2）的至少一部分抵靠安装座的安装表面；压紧件（3），至少部分地设置在安装座内，并抵靠密封件（2）以压紧密封件（2）并将其保持在安装座中，压紧件（3）具有与内腔（5）同轴的第二通孔；以及柱塞（4），柱塞（4）的第一端穿过压紧件（3）的第二通孔和密封件（2）的第一通孔（22）进入泵壳（1）的内腔（5），并能够在内腔（5）内部往复运动，从而能够将流体泵入和泵出内腔（5）；其中，泵壳（1）、压紧件（3）和柱塞（4）共同限定密封腔以容纳密封件（2）。

Description

雾化器

技术领域

本申请涉及流体输送技术，更具体地，涉及一种雾化器。

背景技术

雾化器可以用于治疗呼吸道疾病，其将液态药物分散成微小的雾滴或微粒，使病人可以直接将药物吸入呼吸道，从而作用于呼吸道表面。射流式雾化器是一种常见的雾化器，其利用柱塞压缩泵体内腔中的药液通过细小管口形成高速气流，从而形成雾滴微粒从出气管喷出。

然而，现有技术的雾化器中的柱塞和泵体之间的密封性较差。

实用新型内容

本申请的目的之一在于提供一种雾化器，能够提高雾化器内部液体泵的柱塞和泵体之间的密封性。

根据本申请的一个方面，提供了一种雾化器，所述雾化器包括：泵壳，所述泵壳具有沿其轴向延伸的内腔以及与所述内腔连通的位于所述泵壳第一端的安装座；密封件，所述密封件设置在所述安装座内并具有密封套体以及位于所述密封套体内部与所述内腔同轴的第一通孔，所述密封件的至少一部分抵靠所述安装座的安装表面；压紧件，所述压紧件至少部分地设置在所述安装座内，并抵靠所述密封件以压紧所述密封件并将其保持在所述安装座中，所述压紧件具有与所述内腔同轴的第二通孔；以及柱塞，所述柱塞的第一端穿过所述压紧件的第二通孔和所述密封件的第一通孔进入所述泵壳的内腔，并能够在所述内腔内部往复运动，从而能够将流体泵入和泵出所述内腔；其中，所述泵壳、所述压紧件和所述柱塞共同限定密封腔以容纳所述密封件，所述密封件位于所述密封腔内并且对所述密封腔的填充率小于90％。

在一些实施例中，所述密封件具有从所述密封套体向外凸起的凸缘，所述凸缘抵靠在所述安装座的安装表面。

在一些实施例中，所述密封腔在所述柱塞运动方向上远离所述密封件的凸缘的部分具有未被所述密封件填充的间隙。

在一些实施例中，所述间隙占所述密封腔在所述柱塞运动方向上的高度的5％～60％。

在一些实施例中，所述密封件的凸缘上设置有凸台，所述凸台沿所述密封套体的轴向延伸，并且所述密封腔具与所述凸台相配合的凹槽以容纳所述凸台，所述凸台与凹槽的配合进一步限制所述密封件相对于所述密封腔移动。

在一些实施例中，所述密封件的第一通孔的侧壁设置有多个围绕所述柱塞的环状波纹凸起。

在一些实施例中，所述密封件的第一通孔的侧壁在其远离所述安装表面的一侧形成有倒角。

在一些实施例中，所述密封件包括下述组中的至少一种材料：橡胶、有机硅或热塑性弹性体。

在一些实施例中，所述雾化器还包括外紧固件，所述外紧固件的内侧设置有内螺纹，所述泵壳的安装座外侧设置有外螺纹，所述外紧固件通过螺纹连接将所述压紧件固定在所述安装座内。

在一些实施例中，所述密封件对所述密封腔的填充率为60％至89％。

在一些实施例中，所述密封件对所述密封腔的填充率为75％至89％。

在一些实施例中，所述密封件对所述密封腔的填充率为80％至89％。

在一些实施例中，所述雾化器还包括储液仓，所述柱塞内部设置有流体通道，所述储液仓中的流体能够通过所述流体通道进入所述泵壳的内腔。

在一些实施例中，所述柱塞的第一端上设置有止回阀，当所述柱塞朝抽离所述内腔的方向运动时，所述止回阀打开，所述储液仓中的流体经由所述流体通道及所述止回阀进入所述内腔；当所述柱塞朝插入所述内腔的方向运动时，所述止回阀关闭，阻止所述流体返回所述流体通道。

在一些实施例中，所述雾化器还包括喷嘴，所述喷嘴设置在所述泵壳的与第一端相对的第二端处，所述喷嘴包括一个或多个与所述内腔连通的微通道，其中，当所述柱塞朝插入所述内腔的方向运动时，所述内腔中的流体被挤压经由所述喷嘴的微通道排出所述雾化器外，形成射流或气溶胶。

以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。

附图说明

通过下面结合附图所做的详细说明以及所附的权利要求书，本领域技术人员将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图和详细说明仅描绘了本申请内容的若干示例性实施方式，不应将其认为是对本申请内容范围的限定。通过参考附图，本申请的内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1示出了根据本申请一实施例的雾化器的结构示意图；

图2是图1的雾化器的局部放大示意图；

图3是图1的雾化器的密封件的结构示意图；

图4是根据本申请另一实施例的密封件的结构示意图；

图5是安装了图4的密封件的雾化器的结构示意图；

图6是根据本申请又一实施例的密封件的结构示意图；

图7是根据本申请又一实施例的密封件的结构示意图；

图8是根据本申请又一实施例的密封件的结构示意图；

图9是安装有图6的密封件的雾化器的结构示意图；

图10是安装有图7的密封件的雾化器的结构示意图；

图11是安装有图8的密封件的雾化器的结构示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了构成说明书的一部分的附图。在附图中，除非上下文另有说明，类似的符号通常表示类似的组成部分。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并非旨在限定。在不偏离本申请主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，和做出其他变化。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。

本申请的发明人发现现有技术的雾化器中的柱塞和泵体之间的密封性较差，特别是在较长时间或多次重复使用之后，雾化器产生的液体颗粒的粒径常常不稳定，难以达到有效给药的需求。

针对现有技术存在的上述技术问题，本申请的发明人进行了大量的设计分析和实验验证。经研究，本申请的发明人发现，现有技术的雾化器为了提高柱塞与泵体之间的密封性，会在泵体与柱塞之间设置一个密封件，该密封件可以被设置在泵体内形状大体匹配的密封腔中。此外，为了提高密封件和柱塞之间的密封性能，现有技术要求该密封件对密封腔的填充率设置得尽量高，甚至使得密封件的体积等于或略大于密封腔的体积，再通过柱塞压缩密封件的体积来实现高密封性能。现有技术的这种设计也符合机械领域的一般理解。

然而，经过大量实验数据的分析，本申请的发明人发现，雾化器中柱塞与泵体之间密封件的使用环境不同于密封件的通常使用环境，这是导致现有技术的雾化器较长时间或多次重复使用后密封性能下降的重要原因。具体地，密封件通常被相对静止地固定在其使用环境中，例如设置在液体容器开口的密封塞。在这种使用环境下，密封件会承受静摩擦力作用，但是这种静摩擦力通常不会对密封件产生磨损。不同于这种通常的使用环境，雾化器液体泵中的密封件被固定在壳体上，而柱塞则会相对于壳体与其上的密封件移动(往复运动)。此外，在雾化器喷射射流的过程中，雾化器内部会产生很大的压强，例如20MPa到100MPa，其会直接作用在泵体内的密封件中。因此，雾化器中的密封件会承受动摩擦力作用和较大的工作压强，这种使用环境会对密封件的表面造成显著磨损，而磨损后的密封件的表面难以维持理想的密封性能。此外，密封件磨损产生的颗粒有可能会进入到药液中，对药液造成污染。

为了解决上述问题，本申请的发明人适当地减小了密封件对密封腔的填充率，使得密封腔中留出了一定的间隙以容纳因受力形变的密封件。出乎意料地，密封腔中预留的间隙有效减少了密封件的磨损，并且整个液体泵仍可以具有良好的密封性能。

下面结合图1至图3，对本申请实施例的雾化器进行说明，其中图1是根据本申请一具体实施例的雾化器的结构示意图，图2是图1的雾化器中液体泵的局部放大图，图3是图1的雾化器中液体泵的密封件的结构示意图。

具体地，雾化器的液体泵包括泵壳1、密封件2、压紧件3和柱塞4。泵壳1具有沿其轴向延伸的内腔5，以及与内腔5连通的位于泵壳1第一端的安装座，该安装座用于容纳并安装密封件2和压紧件3。泵壳1的第二端与第一端相对，其上安装有喷嘴15。密封件2具有密封套体21以及位于密封套体21内部与泵壳1的内腔5同轴的第一通孔22。密封件2还具有从密封套体21周向向外凸起的凸缘23，凸缘23抵靠安装座的安装表面。参考图3的实施例，密封件2的凸缘23可以位于密封套体21的端部，当密封件2安装在安装座内时，凸缘23抵靠安装座的底面。在另外的一些实施例中，密封件2的凸缘23还可以位于密封套体21的中部、或者与图3所示位置相对的密封套体21的另一个端部。可以看出，相对于液体泵中液体的流动方向(大体沿内腔5流动)，凸缘23的延伸方向大体垂直于该流动方向，因此凸缘23能够将密封件2更好地固定在泵壳1的安装座上，避免因液体流动或其他力作用而使得密封件2移动，影响密封效果。

在一些实施例中，压紧件3可以至少部分地安装在安装座内，并抵靠密封件2的凸缘23以压紧密封件2并将其保持在安装座内。压紧件3中具有与泵壳1的内腔5和密封件2的第一通孔22同轴的第二通孔。可以理解，相互连接的泵壳1、压紧件3，以及插入其中的柱塞4限定了用于容纳密封件2的密封腔。

柱塞4的第一端能够穿过密封件2的第一通孔22和压紧件3的第二通孔进入泵壳1的内腔5，并能够在内腔5内部往复运动，从而能够将流体能够将流体泵入和泵出泵壳1的内腔5。

可以理解，在一些实施例中，密封件也可以不具有凸缘，而是通过其他结构和方式固定在泵壳上，以限制其密封腔内的移动，特别是限制在液体流动方向上移动。例如，密封件可以具有与密封腔大体相等的高度，但是密封件中的第一通孔的内侧壁可以具有一圈或多圈环状凹陷(类似图3所示的环状波纹凸起之间的凹陷)。这样，当密封件受到压力作用时，其内侧的环状凹陷可以释放压力产生的应力，从而有效避免密封件的摩擦损耗。

如图2所示，雾化器还包括外紧固件6。外紧固件6的侧壁内侧设置有内螺纹，泵壳1的安装座侧壁外侧设置有外螺纹，外紧固件6可以通过该外螺纹和内螺纹的螺纹连接将压紧件6固定在安装座内。在另一些实施例中，雾化器也可以不包括外紧固件，而是在安装座的侧壁内侧设置内螺纹，并在压紧件的侧壁外侧设置外螺纹，安装座和压紧件通过螺纹连接以压紧密封件。在又一些实施例中，压紧件具有帽檐结构，该帽檐结构覆盖到安装座的侧壁外侧，通过在帽檐结构上设置内螺纹并在安装座侧壁外侧设置外螺纹，同样可以将安装座和压紧件螺纹连接以压紧密封件。

参考图1和图2，雾化器还包括储液仓13、止回阀7和喷嘴15。其中，储液仓13用于储存用于治疗目的的、待雾化的流体药剂。柱塞4的与前述伸入内腔5的第一端相对的第二端伸入储液仓13内与流体药剂接触。柱塞4内部设置有流体通道，储液仓13中的流体能够经由该流体通道从柱塞4的第二端流往第一端，从而进入泵壳1的内腔5。在一些实施例中，储液仓13连同所述雾化器是一次性的。在另外一些实施例中，储液仓13是可更换的。

止回阀7设置在所述柱塞4的第一端上，当柱塞4朝抽离所述内腔5的方向运动时，在内腔5内形成负压，止回阀7打开，储液仓13中的流体经由柱塞4中的流体通道和打开的止回阀7进入内腔5；当柱塞4朝插入内腔5的方向运动时，止回阀7关闭，阻止内腔5内的流体返回流体通道。止回阀7可以与柱塞4安装或集成在一起，止回阀7的具体结构可以参考现有技术，此处不再赘述。

喷嘴15设置在泵壳1的与前述设置有安装座的第一端相对的第二端处，喷嘴15包括一个或多个与内腔5连通的微通道。当柱塞4朝插入内腔5的方向运动时，内腔5中的流体被挤压经由喷嘴15中的微通道排出雾化器外，形成射流或气溶胶。

继续参考图1，雾化器还包括上部外壳11和下部外壳12，储液仓13即设置在下部外壳12内。下部外壳内12内还设置弹簧10和弹簧限位壳14。上部外壳11内设置有上旋转部件，下部外壳12内设置有下旋转部件，上旋转部件和下旋转部件内壁分别设有相互配合的滑动面。当施加外力使下旋转部件沿第一方向相对上旋转部件转动时，弹簧10被压缩，同时柱塞4朝抽离所述内腔5的方向运动时，止回阀7打开，储液仓13中的流体经由柱塞4中的流体通道进入内腔5。当撤离外力时，弹簧10迅速回弹复位，下旋转部件沿与第一方向相反的第二方向相对上旋转部件转动，柱塞4朝插入内腔5的方向运动，止回阀7关闭，内腔5中的流体被挤压经由喷嘴15中的微通道排出雾化器外，形成射流或气溶胶。在该实施例中，雾化器通以弹簧10预压缩的弹力为动力完成对流体药剂的雾化。在另外一些实施例中，也可以使用电池驱动的电机产生动力完成对流体药剂的雾化，此处不再赘述。

继续参考图3，图3示出了雾化器中密封件2的结构示意图。如前所述，密封件2具有从密封套体21周向向外凸起的凸缘23，压紧件3安装在安装座内时抵靠密封件2的凸缘23以压紧密封件2并将其保持在所述安装座中。凸缘23可以减小或阻止柱塞4的往复运动所产生摩擦力造成的压紧件2的位移。另外，如图3所示，密封件2的第一通孔22的侧壁在其远离安装座的安装表面的一侧形成有倒角24。该倒角24可以为柱塞4安装进入第一通孔22、以及柱塞4在第一通孔22内的往复运动提供导向作用。进一步地，如图3所示，密封件2的第一通孔22的侧壁上设置有多个环状波纹凸起25，该环状波纹凸起25围绕穿过第一通孔22的柱塞4。该环状波纹凸起25在减小柱塞4与密封件2之间接触面积的同时增加了两者间的压力，有利于在减少磨损的同时提高密封性能。另外，由于环状波纹凸起25的数量为多个，从而为密封件2提供了多层密封功能，在其中某一个环状波纹凸起25磨损或失效时，其他环状波纹凸起25依然可以起到密封作用。

密封件2的材料可以为橡胶、有机硅、热塑性弹性体(TPE)或热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中的至少一种，或者其他具有适宜弹性的密封材料。需要注意的是，密封件2的材料应当不污染药剂且不能对人体有害。另外，虽然图3中仅示出了密封件2的一个剖面图，但应当理解密封件2通常为封闭环形，例如，密封件2在垂直于图2的剖面上可以为圆环、椭圆环或其他适宜形状的封闭环。

参考图4和图5，图4示出了本申请另一实施例的密封件40的结构示意图，图5为图4的密封件40装配入雾化器泵壳1的安装座后的示意图。与图3的密封件2相比，密封件40的凸缘43上还设置有凸台46。凸台46设置在凸缘43的远离密封套体41的端部上，并且凸台46沿密封套体41的轴向延伸。相应地，泵壳1、压紧件3和柱塞4共同限定的用以容纳密封件40的密封腔具与凸台46相配合的凹槽以容纳凸台46。可以看出，密封件40上的凸台46与密封腔的凹槽的配合能够进一步限制密封件40相对于密封腔的移动。在图4和图5的示例中，凸台位于凸缘的外边缘且朝向泵壳的第一端延伸，但在另一些实施例中，凸台也可以被设置在凸缘的中间区域、或者朝向泵壳的第二端或两端延伸。

参考图6至图8，其分别示出了本申请另一些实施例中密封件60、70和80的结构示意图。可以看出，密封件60、70和80的密封套体61、71和81具有不同高度。分别参考图9、图10和图11，当密封件60、70和80装配入雾化器后，在柱塞4运动方向上远离密封件60、70和80的凸缘的部分的密封腔具有未被密封件60、70和80填充的间隙9。在一些实施例中，间隙9占密封腔在柱塞4运动方向上的高度的5％～60％。例如，图9、图10和图11中的间隙9分别占密封腔在柱塞4运动方向上的高度的10％、20％和30％。在图9至11所示的例子中，间隙9占据了密封腔内除柱塞之外的全部区域。在一些其他的例子中，间隙也可以仅部分地占据密封腔内除柱塞之外的区域，例如从柱塞4的横截面方向看，相对远离柱塞的区域是空隙，而相对靠近柱塞的区域被密封件占据。间隙9和/或密封腔内的其他未填充区域可以使得密封件60、70和80对密封腔的填充率小于90％。或者，当密封件60、70和80的内部表面上还设置有多个波纹凸起时，该间隙9与多个波纹凸起之间的间隙共同地使得密封件60、70和80对密封腔的填充率小于90％，例如50％，60％，70％，80％、85％或89％。

进一步地，发明人对具有不同填充率的雾化器的密封效果进行了测试，发现如果密封腔的填充率太低，可能导致密封腔中留出的空隙太多，这反过来会使得雾化器的密封性能下降。根据实验数据，优选的密封腔的填充率为60％至89％，较优选为75至89％，或者最优选地为80％至89％。

通过上述设置，密封腔中预留的较多间隙为柱塞往复运动挤压密封件提供了活动空间，从而不容易对密封件造成磨损。另外，如图9、图10和图11所示，密封腔中的间隙9位于柱塞运动的方向上，而在垂直于柱塞运动的方向上(也即第一通孔的横截面上)，柱塞与密封件依然紧密接触，从而在减少磨损的同时还确保了密封性能。

对于采用图1所示结构的雾化器而言，其液体泵泵出液体的操作是由弹簧10驱动的，而弹簧通常具有固定的弹性系数。换言之，对于给定的弹簧10，每次液体泵出雾化的过程中，弹簧10能够提供的驱动力和能量是基本确定的。对于本申请实施例的雾化器，其液体泵的密封腔被适当填充，可以有效降低密封件的使用损耗，从而使得雾化器的整体密封效果处于大体稳定的状态。良好的密封性保证了雾化器每次的给药量基本保持不变，并且在液体泵出雾化时泵体内有足够的压强用于雾化液体。这样，由雾化器产生的液体颗粒的粒径较为稳定，能够满足给药的实际需求。此外，密封件摩擦损耗的降低还可以减少磨损产生的颗粒进入到药液中，有效改善了药液污染的问题。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一”、“一个”不排除复数。在本申请的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims

一种雾化器，其特征在于，所述雾化器包括：

泵壳，所述泵壳具有沿其轴向延伸的内腔以及与所述内腔连通的位于所述泵壳第一端的安装座；

密封件，所述密封件设置在所述安装座内并具有密封套体以及位于所述密封套体内部与所述内腔同轴的第一通孔，所述密封件的至少一部分抵靠所述安装座的安装表面；

压紧件，所述压紧件至少部分地设置在所述安装座内，并抵靠所述密封件以压紧所述密封件并将其保持在所述安装座中，所述压紧件具有与所述内腔同轴的第二通孔；以及

柱塞，所述柱塞的第一端穿过所述压紧件的第二通孔和所述密封件的第一通孔进入所述泵壳的内腔，并能够在所述内腔内部往复运动，从而能够将流体泵入和泵出所述内腔；

其中，所述泵壳、所述压紧件和所述柱塞共同限定密封腔以容纳所述密封件，而所述密封件位于所述密封腔内并且对所述密封腔的填充率小于90％。
根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述密封件具有从所述密封套体向外凸起的凸缘，所述凸缘抵靠在所述安装座的安装表面。
根据权利要求2所述的雾化器，其特征在于，所述密封腔在所述柱塞运动方向上远离所述密封件的凸缘的部分具有未被所述密封件填充的间隙。
根据权利要求3所述的雾化器，其特征在于，所述间隙占所述密封腔在所述柱塞运动方向上的高度的5％～60％。
根据权利要求2所述的雾化器，其特征在于，所述密封件的凸缘上设置有凸台，所述凸台沿所述密封套体的轴向延伸，并且所述密封腔具与所述凸台相配合的凹槽以容纳所述凸台，所述凸台与凹槽的配合进一步限制所述密封件相对于所述密封腔移动。
根据权利要求1至5中任一项所述的雾化器，其特征在于，所述密封件的第一通孔的侧壁设置有多个围绕所述柱塞的环状波纹凸起。
根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述密封件的第一通孔的侧壁在其远离所述安装表面的一侧形成有倒角。
根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述密封件包括下述组中的至少一种材料：橡胶、有机硅或热塑性弹性体。
根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述雾化器还包括外紧固件，所述外紧固件的内侧设置有内螺纹，所述泵壳的安装座外侧设置有外螺纹，所述外紧固件通过螺纹连接将所述压紧件固定在所述安装座内。
根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述密封件对所述密封腔的填充率为60％至89％。
根据权利要求10所述的雾化器，其特征在于，所述密封件对所述密封腔的填充率为75％至89％。
根据权利要求11所述的雾化器，其特征在于，所述密封件对所述密封腔的填充率为80％至89％。
根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述雾化器还包括储液仓，所述柱塞内部设置有流体通道，所述储液仓中的流体能够通过所述流体通道进入所述泵壳的内腔。
根据权利要求13所述的雾化器，其特征在于，所述柱塞的第一端上设置有止回阀，当所述柱塞朝抽离所述内腔的方向运动时，所述止回阀打开，所述储液仓中的流体经由所述流体通道及所述止回阀进入所述内腔；当所述柱塞朝插入所述内腔的方向运动时，所述止回阀关闭，阻止所述流体返回所述流体通道。
根据权利要求14所述的雾化器，其特征在于，所述雾化器还包括喷嘴，所述喷嘴设置在所述泵壳的与第一端相对的第二端处，所述喷嘴包括一个或多个与所述内腔连通的微通道，

其中，当所述柱塞朝插入所述内腔的方向运动时，所述内腔中的流体被挤压经由所述喷嘴的微通道排出所述雾化器外，形成射流或气溶胶。