專利名稱：高粘度產(chǎn)品的高壓噴霧系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及較高粘度液態(tài)產(chǎn)品的一種改進(jìn)型噴霧系統(tǒng)。更具體來說，本發(fā)明涉及改進(jìn)型手動噴霧系統(tǒng)，該系統(tǒng)使霧化噴嘴與高壓、預(yù)壓縮型泵機(jī)構(gòu)相結(jié)合，以便對較高粘度液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行前后一致的，高質(zhì)量的細(xì)噴霧。
被分配的液態(tài)產(chǎn)品的量和噴射模型的質(zhì)量是對通過噴霧施用的液態(tài)產(chǎn)品的性能具有顯著影響的重要參數(shù)。當(dāng)液態(tài)產(chǎn)品用作表面(如炊具或平底鍋、窗戶或者至頭發(fā)或皮膚)上的薄膜覆蓋層，施加的液態(tài)產(chǎn)品的總量和噴射模型的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品覆蓋層的厚度和均勻性。
鑒于顧客對于含氯氟烴(CFC)推進(jìn)劑(由于其對于臭氧層的影響現(xiàn)己基本中止使用)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)推進(jìn)劑(其可加劇低高度的污染，問題許多種是極為易燃的)的認(rèn)知和關(guān)注，現(xiàn)在已形成一種趨勢，由預(yù)壓的烴類氣溶膠型分配系統(tǒng)向著利用手動泵式機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，后一種系統(tǒng)迫使液體通過專門設(shè)計的噴嘴組件使液態(tài)產(chǎn)品霧化。
許多產(chǎn)品的配方需要添加稀化劑(如水、酒精、各種或其它揮發(fā)性有機(jī)化合物)，以便將產(chǎn)品的粘度降低至可由普通的手動噴霧系統(tǒng)噴霧的程度。但是，由于這些稀化劑對產(chǎn)品性能(如食品的口味)的影響，以及(某些稀化劑如酒精或VOC)帶來的稀化劑的氣味和/或帶來的可燃性問題，從用戶角度來看這些稀化劑是不夠理想的。其它稀化劑如水基稀化劑可引起產(chǎn)品中生長微物生的問題。
雖然產(chǎn)品配方中不使用稀化劑會解決使用稀化劑帶來的問題，但是又會碰到其它問題。較高粘度(未稀化)液態(tài)產(chǎn)品又會帶來霧化方面的難題，因?yàn)檫@種液體具有阻抗破碎而不是易被噴成細(xì)霧的傾向。一般來說，噴霧越粗，在有關(guān)表面上越難形成較薄和均勻的產(chǎn)品層，因而相應(yīng)地影響了產(chǎn)品的有效使用。
有許多種產(chǎn)品可以通過手動噴霧系統(tǒng)施加在表面上，這些產(chǎn)品包括清洗用品、食品、表面涂料及保健美容產(chǎn)品等。目前引入關(guān)注的一個特殊產(chǎn)品應(yīng)用是在食品制備中使用的油基液態(tài)產(chǎn)品方面，如平鍋涂層和增味劑。為了在平鍋涂層方面提供石粘的烘烤特性并防止過度施用增味劑，需要油基產(chǎn)品的薄的，均勻覆蓋層。上述產(chǎn)品通常包括植物油，還可包括為了穩(wěn)定性、性能和增味的少量添加劑。其它有關(guān)產(chǎn)品包括發(fā)用噴霧產(chǎn)品，為了具有滿意的產(chǎn)品性能，它需要薄而均勻的覆蓋層。
一種目前市售的用于烹飪油產(chǎn)品的泵式噴霧器采用一種噴嘴結(jié)構(gòu)，其可產(chǎn)生兩股產(chǎn)品的沖擊射流，在噴嘴外碰撞，使液態(tài)產(chǎn)品霧化。這種沖擊式噴霧系統(tǒng)，特別對于較高的粘度的產(chǎn)品配方，容易產(chǎn)生具有較寬粒度分布的噴霧。就總的噴霧質(zhì)量來說，這是不利的，因?yàn)檩^大的液滴傾向于比較小的液滴運(yùn)行得更遠(yuǎn)，容易產(chǎn)生產(chǎn)品更為集中的區(qū)域，而較小的液滴傾向于從被覆蓋表面彈回而形成產(chǎn)品的“云霧”，只是漂浮在空氣中，市售的沖擊式系統(tǒng)，采用有限數(shù)目的沖擊液流，也傾向于產(chǎn)生一系列數(shù)目等于或多于沖擊流流數(shù)目的過度施用產(chǎn)品的區(qū)域。上述傾向一般隨著粘度的增加和泵送劑量的的減小而加劇。
上述市售噴霧由于使用普通的泵送技術(shù)，在可用壓力不能滿足霧化需要的每次泵送行程的開始和結(jié)束時，使產(chǎn)品在不良的噴霧中合并，從而使其性能受到影響。較高粘度的液體一般具有較窄的工作壓力窗口，這將比較低粘度的液體提供滿意的霧化，隨著粘度增加，上述工作壓力窗口越變窄。在這種情況下，例如當(dāng)慢速驅(qū)動泵時，較高粘度產(chǎn)品根本不能霧化，而是從噴嘴組件以液流形式涌出。在這種特殊的應(yīng)用場合，結(jié)果是浪費(fèi)產(chǎn)品，在被覆蓋的食品或烘烤表面上形成過飽和。產(chǎn)品會從噴霧器上嚴(yán)重滴落，造成食品制備環(huán)境的臟亂。
雖然采用單孔，渦流式噴霧嘴的市售分配系統(tǒng)對于較低粘度配方可以滿意的工作，但是，其對于較高粘度配方的性能卻由于若干原因而受到損害。首先，較高粘度流體的粘性損失使液體不能達(dá)到足夠的渦流速度以形成圓錐膜，因此無助于使流噴成細(xì)霧。第二，流體的粘性將限制不穩(wěn)定性的發(fā)展，一般含使?jié)⑸⒀舆t發(fā)生。這會使霧化在離噴嘴孔下游更遠(yuǎn)的相對速度較低的區(qū)域發(fā)生；液滴的尺寸也較大。當(dāng)粘度過高時，霧化不能發(fā)生而形成液流。最后，雖然如果不用更高的分配壓力來解決，第一個問題也可以解決，但是，這種變化的市售泵式系統(tǒng)卻不能維持滿意霧化較高粘度流體所需的壓力。
因此，即使市售的渦流式霧化系統(tǒng)比市售的沖擊式噴霧系統(tǒng)一般可以(在一般的壓力和產(chǎn)品粘度下)產(chǎn)生更窄的噴霧粒度分布并可產(chǎn)生更連續(xù)(均勻)的產(chǎn)品分布，但由于當(dāng)分配壓力不足時它們完全不能霧化產(chǎn)品，而形成的噴嘴噴出液態(tài)產(chǎn)品流的傾向，其工作性能受到損害。
因此需要生產(chǎn)一種手動泵式產(chǎn)品輸送系統(tǒng)，它能夠在使用較高粘度配方時，在所有驅(qū)動條件下提供完全霧化，噴成更均勻粘度和更均勻的噴射模型。
本發(fā)明提供一種改進(jìn)型產(chǎn)品輸送，它使霧化噴嘴與高壓、預(yù)壓縮式泵機(jī)構(gòu)相結(jié)合，以便對較高粘度的流體進(jìn)行前后一致精細(xì)霧化，均勻分布的噴霧。
預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)可保證，產(chǎn)品將只在霧化有足夠壓力時進(jìn)行輸送。不管啟動泵機(jī)構(gòu)的速度和設(shè)施怎樣，泵中的壓力將蓄積而不排致產(chǎn)品直到達(dá)到一個閾值壓力為此，此時閥打開使產(chǎn)品以足夠霧化的壓力排放出來。相應(yīng)地，當(dāng)泵行程結(jié)束，可用壓力下降(或在不完全循環(huán)中松釋觸發(fā)器或啟動器時)，泵壓力低于上述閾值時，閥關(guān)閉，從而消除了在輸送行程結(jié)束時形成產(chǎn)品的流或滴流的現(xiàn)象。當(dāng)流體從噴嘴以渦流的，圓錐形膜排放時，流體破碎成細(xì)小的霧關(guān)，噴向待覆蓋的表面。
由于泵機(jī)構(gòu)本身設(shè)計有較高的工作壓力閾值，因而可前后一致地獲得本發(fā)明產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的優(yōu)良性能。對于渦流式霧化器噴嘴，較高粘度的流體如以足夠的速度送過噴嘴則可成功地霧化。只要可得到將流體送過噴嘴的足夠的內(nèi)部工作壓力，就可以得到上述速度。
本發(fā)明使用的泵構(gòu)具有特殊的設(shè)計特征，有助于以降低的流動阻力較高粘度的流體的流動，從而降低了壓力損失。設(shè)計特征也包括提供增加的結(jié)構(gòu)整體性以更好承受上述工作壓力以及提供改進(jìn)的可靠性。預(yù)壓縮和較高式作壓力的結(jié)合可保證較高粘度流體將以較高的且較窄范圍內(nèi)的壓力(以及速度)輸送。這又可保證在寬的啟動條件下，較窄的粒度分布的精細(xì)彌散的產(chǎn)品噴射。
這樣的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)為較高粘度的產(chǎn)品配方提供了前后一致、高質(zhì)量的噴霧，因而使其易于使用，因而無需在許多其它產(chǎn)品輸送系統(tǒng)所要求的為稀化產(chǎn)品的添加劑。
現(xiàn)對照以下附圖進(jìn)行詳細(xì)說明以便進(jìn)一步闡述本發(fā)明。


圖1是按照本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的剖視圖。
圖2是圖1中噴嘴組件的放大剖視圖。
圖3是沿圖2中3-3線的剖視圖。
圖4是圖1中泵機(jī)構(gòu)零件的放大剖視圖。
圖5和圖6分別是沿圖2中5-5和6-6線的內(nèi)筒的放大橫剖圖。
圖7是適用于本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的啟動桿的(局部剖開的)視圖。
為了簡單和清楚起見，在各附圖中，除非另有說明，相同的零件使用相同的標(biāo)號。
圖1表示用于本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的改進(jìn)型泵式噴霧器5。該系統(tǒng)包括一個裝入啟動按鈕15中的噴嘴鑲件10、一個適于將泵式噴霧器5裝在普通結(jié)構(gòu)的適當(dāng)容器(未畫出)上的外殼20、一個外筒30、一個主活塞35、一個內(nèi)筒40、一個排放閥45、一個回位彈簧50、一個預(yù)壓縮簧55、一個止回(球)閥60，以及一條向下從泵機(jī)構(gòu)伸入容器的供應(yīng)管65。
雖然多種預(yù)壓縮式泵機(jī)構(gòu)可適用于本發(fā)明，但是，圖1所示具體的往復(fù)式按鈕型畫出了這些泵機(jī)構(gòu)的典型工作特征，是目前零售應(yīng)用的推薦結(jié)構(gòu)。這種泵組件的特征和零件可詳見1990年7月17日授予Montaner等人的美國專利第4,941,595號、1991年6月25日授予Montaner等人的美國專利第5,025,958號、1991年11月12日授予Montaner的美國專利第5,064,105號，上述各專利在本文中引作參考文獻(xiàn)。這些一般類型的泵組件由開爾莫分配系統(tǒng)公司(Calmar Dispensing System，Inc)銷售，商品稱為“Calmar Mark IV”。
由于預(yù)壓縮式泵機(jī)構(gòu)本身的工作原理一般是公知的，因而下面針對本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)簡述其操作。為了開始一個泵送循環(huán)，用手指(向下)按壓啟動按鈕15，當(dāng)主活塞35在外筒30中被下推時，減小了壓力室70的容積，從而增加了壓力室70中的流體壓力。止回閥60防止當(dāng)壓力室70中壓力增加時流體沿供應(yīng)管向下壓回到容器(未畫出)中。高壓流體作用在排放閥45上，當(dāng)作用在排放閥45上的力超過預(yù)壓縮簧55的偏動壓力時就使其通向輸送通道75。一旦主活塞35到達(dá)其行程端(或不完全循環(huán)中放開啟動按鈕時)，泵組件中的壓力減小到排放閥45不再保持開啟時，排放閥45在預(yù)壓縮簧45的作用下關(guān)閉，流體停止從噴嘴10流出。如果啟動按鈕被松開，回位彈簧50使啟動按鈕回到其初始位置(從而使流體通過供應(yīng)管65經(jīng)過止回球閥60抽上并進(jìn)入壓力室70)，為下一個泵送循環(huán)作好準(zhǔn)備。
圖2和3清楚地表示圖1所示典型的渦流式霧化噴嘴組件的結(jié)構(gòu)和操作。流體產(chǎn)品送入繞中心柱11的噴嘴鑲件10并進(jìn)入一個或多個(本實(shí)例中的3個)切向通道12中，使流體送至渦流室16。因?yàn)榱黧w是切向引入渦流室中的，所以如小箭頭所示，液體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或渦流運(yùn)動。渦流流體然后以擴(kuò)張的中空圓錐形從出口孔13排出。由于圓錐形擴(kuò)張，其膜厚減小直至流體開始分裂成帶狀，然后又進(jìn)一步碎裂成小滴(如標(biāo)號14所示)。周圍環(huán)境(空氣擾動)有助于上述碎裂過程。這種一般結(jié)構(gòu)和工作過程的渦流式噴霧器噴嘴是公知的，圖示結(jié)構(gòu)只是用于下述討論的目的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明輸送系統(tǒng)的改進(jìn)了的霧化性能的一個關(guān)鍵特征是設(shè)置了可產(chǎn)生較高工作壓力的預(yù)壓縮式泵機(jī)構(gòu)。
為了用渦流式噴嘴結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滿意的霧化，較高的粘度的流體需要較高的工作壓力以便以足夠高的速度驅(qū)送流體以剪切流體，實(shí)現(xiàn)霧化。這種流體也具有滿意工作的更窄的工作壓力窗口，特別是按照較高的低壓閥值，在該閥值下所形成的噴射模型就不理想。當(dāng)可用的工作壓力低于上述閾值時，分配的液體容易形成流而不是噴霧，從而會出現(xiàn)從噴霧器的嚴(yán)重的產(chǎn)品滴落，這會產(chǎn)生臟亂現(xiàn)象，消費(fèi)者不會滿意。
直接作用式泵機(jī)構(gòu)的難點(diǎn)在于，在泵行程的早期階段中壓力傾向于逐漸蓄積，在泵向著其運(yùn)行端部極限的運(yùn)行過程中的某一部位會達(dá)到最大值，而一達(dá)到上述極限就會迅速下降。如果泵機(jī)構(gòu)驅(qū)動得相當(dāng)慢，則這個峰值壓力往往較低(且壓力上升較為平緩)，如果驅(qū)動出現(xiàn)得比流體通過噴嘴孔更慢，那么，壓力可能在分酸系統(tǒng)中決不會顯著蓄積。
在渦流式噴嘴設(shè)計中，如果流體流具有不足的速度，那么，流體就根本不能霧化而是從出口流出，導(dǎo)致產(chǎn)品的浪費(fèi)，在需要的表面上的過度施加，以及因而引起的其它不良后果。另外，一旦形成流的狀態(tài)，即使分配壓力達(dá)到臨界壓力，產(chǎn)品一般也不會轉(zhuǎn)變成渦流式圓錐膜，并將繼續(xù)的流的形式流出。
使用按照本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)中的預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)可保證只有當(dāng)?shù)玫届F化所需的較高壓力時才輸送產(chǎn)品。這是使用一種排放閥實(shí)現(xiàn)的這種排放閥利用在一特定預(yù)負(fù)載下的壓簧來有效地在最弱壓力上升期和泵循環(huán)結(jié)束時壓力迅速下降期中阻止流體從泵室流出。
不管泵機(jī)構(gòu)被驅(qū)動的速度和根據(jù)如何，泵中的壓力將蓄積而不排放產(chǎn)品直至達(dá)到閾值壓力排放閥才打開，使產(chǎn)品能夠以進(jìn)行霧化的足夠壓力被排放出來。相應(yīng)地當(dāng)在泵行程結(jié)束，可用壓力開始下降時，壓力一旦低于上述閾值，閥即關(guān)閉，因此消除了在輸送行程結(jié)束時產(chǎn)品流或點(diǎn)滴流下的現(xiàn)象。因此，在產(chǎn)品配方和采用的噴噴幾何形狀的基礎(chǔ)上，當(dāng)有當(dāng)壓工作范圍或“窗口”中時才排放產(chǎn)品，形成滿意的霧化。因此閾值壓力構(gòu)成上述滿意工作壓力的工作范圍或“窗口”的下限。當(dāng)流體作為擴(kuò)張、中空的圓錐膜從噴嘴孔噴出時，流體具有足夠的速度破碎成精細(xì)彌散的霧狀而噴向待覆蓋表面。
由于在泵機(jī)構(gòu)本身中設(shè)計了較高的工作壓力閾值，因而本發(fā)明產(chǎn)品輸送系統(tǒng)可以前后一致地獲得滿意的工作性能。對于渦流或霧化噴嘴，如果較高粘度的流體以足夠的速度噴噴嘴就可以成功地被霧化。如果可以得到將流體送過噴嘴的足夠的工作就可實(shí)現(xiàn)上述速度。但是，目前市售的泵沒有設(shè)計成或不能產(chǎn)生并維持這樣較高的預(yù)壓縮力和壓力。
本發(fā)明使用的泵機(jī)構(gòu)具有利于較粘流體流動，降低流動阻力，從而降低壓力損失的專門設(shè)計的特征。設(shè)計特征也包括提供改善的結(jié)構(gòu)整體性的更好地承受上述工作壓力，以及提供改善的可靠性。預(yù)壓縮和較高的工作壓力可保證較高粘度的流體能以較高的壓力(及速度)并在較窄的范圍內(nèi)被關(guān)向噴嘴。這樣就可保證在寬的驅(qū)動條件范圍下，以較窄的粒度范圍對產(chǎn)品進(jìn)行精細(xì)彌散的噴霧。
從圖4中可以清楚地看出，在推薦實(shí)施例中的排放閥45最好為實(shí)心而不是空心結(jié)構(gòu)，以便更好地承受長時間的預(yù)壓縮彈簧的力，以及在泵工作過程中將要受到的液壓。排放閥45內(nèi)最好裝有足夠尺寸的實(shí)心肩部46以牢固地接觸預(yù)壓縮彈簧55并承受由彈簧施加的力。預(yù)壓縮彈簧本身具有按照預(yù)壓縮水平選擇的也就是按照特定應(yīng)用場合和一定泵機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)所需要的閾值水平選擇的預(yù)加載拉力。
在工作過程中，壓力在蓄壓室95中蓄積并通過閥凸緣47作用在排放閥上。當(dāng)作用在該面積上的壓力與該面積本身的乘積超過由預(yù)壓縮彈簧施加的預(yù)加載力時，排放閥45的端部90將從主活塞35上的閥座85移離并使流體通過主活塞35內(nèi)的輸送通道75向上送至噴嘴組件10。不僅可以按照需要制作預(yù)壓縮彈簧(在排放閥閉合，處于其初始位置時)的預(yù)加載拉力，而且彈簧的彈簧剛度也可以變化，以便在特定尺寸和泵機(jī)構(gòu)中提供需要的力。
如圖4所示(一推薦實(shí)施例)，對泵組件的修改有利于較高粘度流體的流動。泵組件中的壓力損耗是一系列因素的函數(shù)，這些因素包括粘度、密度、通洛尺寸、表面粗糙度、速度等。因此，泵的零件經(jīng)過修改以利于較高粘度流體的流動，盡可能減小阻力，盡可能增大容量。
為了使流體從內(nèi)、外筒之間環(huán)形區(qū)更容易流入蓄壓室95內(nèi)部，內(nèi)筒和包括一條(最好是多條)徑向通道80，其形成進(jìn)入蓄到內(nèi)部的直接流體通路，流體不心經(jīng)過曲折的路徑。這些通道80的數(shù)目和尺寸可按特定的產(chǎn)品應(yīng)用場合來決定，不得過大和/或過多以損害內(nèi)筒40的結(jié)構(gòu)整體性。與排放閥45上部的直徑相比，蓄壓室95的直徑較大以利于較高粘度流體當(dāng)排放閥45移離閥座85時在其流向輸送通道75的路途中通過上述環(huán)形空間，因而盡可能地減小了壓力損耗。
從靠近主活塞85和內(nèi)筒連接的下端向著閥座85處的上端，蓄壓室95的壁95具有錐度，以利于流體通過蓄壓室95的流動。這種沒有尖角或突然的形狀變化的逐漸過渡有助于保持流的平穩(wěn)流動并減小壓力損耗。當(dāng)流體從靠近通道80的較大通路面積流向在閥座85和輸送通道75的區(qū)域的較小通路面積時，上述錐度也逐漸增加了流體的速度。
就泵機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)整體性而言，主活塞35和內(nèi)筒40的各自的連接區(qū)域36和41，最好在其整個圓周范圍上是實(shí)心的，以便具有最大的強(qiáng)度和足夠的厚度來承受遇到的力。上述配合連接區(qū)域最好有些“倒刺”形狀，使其較易于安裝，而當(dāng)工作中遇到的大的力和應(yīng)力時卻變得難于脫開。由于通向蓄壓室95的流體通路是通過通道80形成的，因而無需將這些連接區(qū)域制成互銷的括狀，或者留下開口，這會具有削弱這個重要區(qū)域的傾向。
與目前市售的這種一般類型的泵機(jī)構(gòu)相比較，連接布置的不同之處在于，內(nèi)筒40的連接部分41處于主活塞35的連接部分的36內(nèi)。由于主活塞35一般由比內(nèi)筒40較軟、較柔性的材料制成，以便通過密封凸緣37更好地對外筒30壁提供密封，這種傾向使較軟材料在內(nèi)筒40和外筒30之間受拉，從而減小了較軟材料變形并移離與內(nèi)筒40的較硬材料的可靠連接接合的傾向。
圖5更清楚地表示出在連接部分41附近內(nèi)筒40結(jié)構(gòu)的牢固性，而圖6則更清楚地表示出通過內(nèi)筒40的壁的流體通道80的方向。這些通道最好是徑向的并相距間隔開來，以便盡量減小當(dāng)流體進(jìn)入蓄壓室95時將紊流引入流體的程度。通道80可以是任何與所采用的制造方法一致的需要形狀，如圓形、橢圓形、方形、矩形等。通道的數(shù)目和尺寸可以變化以適應(yīng)流體的性質(zhì)和內(nèi)筒材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，但是目前認(rèn)為，從流體阻力和壓力損失方面考慮，較小數(shù)目的較大通道優(yōu)于較大數(shù)目的較小通道。
雖然針對一個具體的推薦類型的泵機(jī)構(gòu)描述了上述變化，但是顯然也可針對預(yù)壓縮類的其它類型的泵機(jī)構(gòu)進(jìn)行改變，以便使所生產(chǎn)的泵機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)整體性，從而產(chǎn)生和保持本發(fā)明所需要的力，同時盡量減小內(nèi)部壓力損失。
考慮到產(chǎn)品本身的特性(腐蝕性、粘性等)及其應(yīng)用(食品、有毒化學(xué)藥品等)，可以采用任何適當(dāng)?shù)牟牧蟻碇圃毂景l(fā)明的泵機(jī)構(gòu)的零件。對于特定領(lǐng)域(食品)，已發(fā)現(xiàn)是適當(dāng)?shù)牟牧习ň郾?內(nèi)、外筒)、不銹鋼(止回閥、預(yù)壓縮彈簧及回位彈簧)、低密度聚乙烯(供應(yīng)管)、高密度聚乙烯(啟動按鈕、主活塞和排放閥)和塞耳康(Celcon)(噴嘴鑲塊)。根據(jù)所選擇的材料，可以用任何適當(dāng)?shù)姆绞剑ㄗ⑺苣Ｖ?、鑄造、機(jī)加工等，來制造泵機(jī)構(gòu)的零件。
本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的另一個有利的特征是使用了例如在圖7中表示的啟動桿。當(dāng)如圖所示使用了啟動桿時，啟動桿100為用戶在啟動過程中提供了機(jī)械優(yōu)點(diǎn)，可以使用戶在克服彈簧壓力和在輸送操作中在泵機(jī)構(gòu)中蓄積的壓力時更為省力。雖然并不是本發(fā)明的關(guān)鍵零件，但是這種省力裝置可以并不增加過分的復(fù)雜性就使用戶更愿意接受這種系統(tǒng)。
在圖7所示結(jié)構(gòu)中，啟動桿100是外蓋組件110的一部分，外蓋組件110可裝在容器120的上部115上，蓋住泵式噴霧器5。桿100最好通過鉸接軸130。鉸接在外蓋組件110上，并具有一個自由端140該自由端的位置使用戶可以方便地操作。當(dāng)力F施加在自由端140上時，啟動力就通過桿的接觸部分150作用在啟動按鈕15上。如圖7所示，由于從自由端140至鉸接軸130的距離大于從接觸部分150至鉸接軸130的距離，因而作用在啟動按鈕15上的力因上述自由端距離與接觸部分距離之比率而加倍，因此形成所需要的啟動力，減小了用戶為分配產(chǎn)品而必須提供的力F。上述距離比可以調(diào)節(jié)以提供所需要的力的放大倍數(shù)，得到一個特定的啟動力，從而符合人類工程學(xué)地調(diào)整得與用戶情況相匹配。
雖然己描述了桿的一個具體結(jié)構(gòu)，但是顯然本發(fā)明并不依賴于啟動桿的使用，也并不依賴于任何特定類型的啟動桿的使用。據(jù)信，許多種桿式啟動系統(tǒng)是可以適用的，這取決于所采用的總體設(shè)計。甚至在本文中所述的往復(fù)噴霧泵機(jī)構(gòu)的范圍內(nèi)，也可以采用其它的桿結(jié)構(gòu)，它們可以是觸發(fā)器或手柄形式的，以便為用戶提供所需的機(jī)械效益。
雖然按照本發(fā)明的改進(jìn)型產(chǎn)品輸送系統(tǒng)適用于任何流體產(chǎn)品，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)特別適用于炊事應(yīng)用，可以用來施加平底鍋涂層和增味劑。這些產(chǎn)品的配方中往往有大百分比(80-100％)的植物油，且粘度一般在大約60至大約75cps。這樣的產(chǎn)品也可包括很小百分比的卵磷脂、乳化劑，還可包括增味劑和其它改善產(chǎn)品性能的其它成分。使用本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)可很好工作的產(chǎn)品配方一般包括大約88％的植物油、大約10％的卵磷脂和大約2％的乳化劑，其粘度大約為70cps。這樣的配方并不包括任何稀化劑如水或酒精。
在按照本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)中可使用除烹調(diào)產(chǎn)品外的其它產(chǎn)品配方，特別是那些較高粘度的產(chǎn)品配方。這樣的產(chǎn)品包括，但又并不局限于潤滑油、液態(tài)肥皂、洗衣用洗滌劑、洗碗用洗滌劑、預(yù)處理劑，硬表面清洗劑、油漆、拋光劑、窗戶清洗劑，防塵劑，各種表面涂層、保健美容產(chǎn)品如發(fā)用噴霧劑等等。除平底鍋涂層、增味劑以外的其它與烹調(diào)和食品有關(guān)的產(chǎn)品包括，但又并不局限于液態(tài)色拉調(diào)料、人造黃油和調(diào)味油。
當(dāng)產(chǎn)品方具有較高粘度，例如高于基本是水基的，粘度介于大約1至大約10cps的較低粘度的產(chǎn)品時，按照本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)尤為明顯。本文中所用術(shù)語“較高粘度”是指粘度至少為大約30cps的流體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有30cps以上粘度，例如60-75cps的流體能夠成功使用按照本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)。
本發(fā)明所用預(yù)壓縮式泵機(jī)構(gòu)的工作壓力(更精確而言是低壓閥值)宜在大約50-300psig(大約345至2068kPa)最好在至少大約100psig(大約690kPa)或更高，不過該壓力可按照所采用的產(chǎn)品配方(具體來說是粘度)和噴嘴的幾何形狀而加以調(diào)整。對于上述烹調(diào)油那樣的產(chǎn)品，工作壓力最好為大約200psig(1379kPa)。
使用較高工作壓力而帶來的好處是，這種產(chǎn)品輸送系統(tǒng)可更好地適應(yīng)于具有一些懸浮態(tài)固體顆粒的液態(tài)產(chǎn)品。這些顆粒容易堵塞噴嘴組件中的通道和孔，而采用較高工作壓力則有助于活化粘著在通道和孔側(cè)的任何顆粒，因而減小堵塞的可能性并提高噴霧質(zhì)量。某些流體如發(fā)用噴霧劑或油，當(dāng)其老化或變質(zhì)時粘度增加而易于堵塞，上述防堵塞性能對這些流體也是有利的。
雖然按照本發(fā)明的改進(jìn)的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的推薦實(shí)施例采用的是圖1所示的往復(fù)指動泵式啟動系統(tǒng)，但是，本發(fā)明的特征同樣可應(yīng)用在各種其它和系統(tǒng)和采用不同啟動機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)中，例如旋轉(zhuǎn)式或直線式觸發(fā)器型啟動系統(tǒng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，往復(fù)指動泵式啟動系統(tǒng)特別適于要求在較高工作壓力下每一行程較小量產(chǎn)品的應(yīng)用場合。
在按照本發(fā)明的產(chǎn)品輸送系統(tǒng)中可采用多種噴嘴幾何形狀，這取決于所要求的噴霧模型和所使用的產(chǎn)品配方的特性。雖然本文所述改進(jìn)型產(chǎn)品輸送系統(tǒng)是特別有關(guān)于圖示的一般類型的壓力旋渦噴霧器噴嘴的，但是也可以采用其它的噴嘴技術(shù)，包括(但并不局限于)沖擊式噴嘴技術(shù)。對于采用的任何類型的噴嘴，本發(fā)明帶來的好處包括改進(jìn)的噴霧、一致性和減少的產(chǎn)品液滴和液流。使用不將空氣，推進(jìn)劑或其它任何氣體引入流體流而進(jìn)行霧化的噴嘴系統(tǒng)的另一個好處是進(jìn)一步減小了從施用表面彈回的產(chǎn)品微滴形成懸空的“云霧”的傾向。
雖然本文強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)在于，所使用的系統(tǒng)是將液態(tài)產(chǎn)品施加在各種表面上，但是顯然有關(guān)霧化質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)也可以在形成懸空的霧的應(yīng)用場合得以實(shí)現(xiàn)。
雖然已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本專業(yè)技術(shù)人員顯然懂得可對其進(jìn)行各種變化和修改而并不超出本發(fā)明的范圍。例如，產(chǎn)品的配方和粘度可以調(diào)節(jié)得適于具體應(yīng)用場合，啟動裝置的結(jié)構(gòu)和預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)可以選擇以實(shí)現(xiàn)具體的工作特性，容器尺寸和結(jié)構(gòu)也可改變，噴嘴結(jié)構(gòu)也可改變，系統(tǒng)的操作和結(jié)構(gòu)特征也可按照人類工程學(xué)進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)用戶的具體情況。本發(fā)明范圍內(nèi)的所有上述變化包括在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.粘度較高流體產(chǎn)品的高壓分配和霧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一種粘度較高流體產(chǎn)品，一個在分配和霧化該產(chǎn)品之前儲存該產(chǎn)品的容器，以及一個用于從所述容器分配該產(chǎn)品的手動泵式噴霧器，所述泵式噴霧器與所述容器上的一個開口相配合以便在分配操作中啟動所述泵式噴霧器時可從所述容器中分配所述產(chǎn)品，所述泵式噴霧器還包括一個預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)，只有當(dāng)在所泵式噴霧器件中超過預(yù)定壓力值時才分配產(chǎn)品；以及一個與所述泵噴霧器配合工作，用于分配和霧化所述產(chǎn)品的噴嘴組件，其特征在于(a)所述泵噴霧器包括在所述預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)中減小高粘度流體流動阻力以提高工作效力并減少壓力損失的裝置；(b)所述預(yù)定壓力值具有一個限定工作范圍下端的較高的閾值壓力。
2.粘度較高流體產(chǎn)品的高壓分配和霧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一種粘度較高流體產(chǎn)品，一個在分配和霧化該產(chǎn)品之前儲存該產(chǎn)品的容器，以及一個用于從所述容器分配該產(chǎn)品的人工操作的指動泵式噴霧器，所述泵式噴霧器與所述容器上的一個開口相配合以便在分配操作中啟動所述泵式噴霧器時可從所述容器中分配所述產(chǎn)品，所述泵式噴霧器還包括一個預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)，只有當(dāng)所泵式噴霧器中超過預(yù)定壓力值時才分配產(chǎn)品；以及一個與所述泵噴霧器配合工作以分配和霧化所述產(chǎn)品的噴嘴組件，所述噴嘴組件最好包括一個高壓渦流霧化噴嘴，其特征在于(a)所述泵噴霧器包括在所述預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)中減小高粘度流體流動阻力以提高工作效力并減少壓力損失的裝置；(b)所述預(yù)定壓力值具有一個限定工作范圍下端的較高的閾值壓力。
3.粘度較高流體產(chǎn)品的高壓分配和霧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一種粘度較高流體產(chǎn)品，一個在分配和霧化該產(chǎn)品之前儲存該產(chǎn)品的容器，以及一個用于從所述容器分配和霧化該產(chǎn)品的手動泵式噴霧器，所述泵式噴霧器與所述容器上的一個開口相配合以便在分配操作中啟動所述泵式噴霧器時能從所述容器中分配所述產(chǎn)品，所述泵式噴霧器還包括一個預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)，只有當(dāng)在所泵式噴霧器中超過預(yù)定壓力值時才分配所述產(chǎn)品，所述泵機(jī)構(gòu)還包括一個第一圓筒和一個在所述第一圓筒內(nèi)的第二圓筒，所述第二圓筒具有限定所述第二圓筒內(nèi)部的外壁，所述第二圓筒包括一個在所述內(nèi)部中的排放閥和一個用將所述排放閥偏壓向一閉合位置的預(yù)壓縮彈簧，以及一個用于分配和霧化所述產(chǎn)品的，與所述泵式噴霧器配合工作的噴嘴組件，其特征在于(a)所述泵噴霧器包括在所述預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)中減小高粘度流體流動阻力以提高工作效力并減少壓力損失的裝置，所述用于減小流動阻力的裝置最好包括用于使所述產(chǎn)品從所述第一和第二圓筒之間的區(qū)域通入所述第二圓筒的內(nèi)部，從而使所述產(chǎn)品可更自由地流過所述第二圓筒的壁以作用于所述排放閥的擴(kuò)大的徑向通道裝置，其中，當(dāng)所述產(chǎn)品以足以克服所述預(yù)壓縮彈簧的壓力作用于所述排放閥時，所述產(chǎn)品通過所述噴嘴組件從所述泵式噴霧器排放出來；(b)所述預(yù)定壓力值具有一個限定工作范圍下端的較高的閾值壓力以改善所述產(chǎn)品的噴霧。
4.如權(quán)利要求3所述的分配和霧化系統(tǒng)，其特征在于所述徑向通道裝置具有至少一個穿過所述第二圓筒的外壁的孔。
5.如權(quán)利要求3或4所述的分配和霧化系統(tǒng)，其特征在于所述排放閥接觸一閥座，所述排放閥還由所述第二圓筒內(nèi)的一通道包圍，所述通道從所述擴(kuò)大的徑向通道裝置向所述閥座逐漸變細(xì)，從而使所述產(chǎn)品在產(chǎn)品排放進(jìn)程中可順利流動并通過排放閥流向所述噴嘴組件。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的分配和霧化系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)品的粘度至少為30cps，最好至少為60cps。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的分配和霧化系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)品包括植物油。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的分配和霧化系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)品包括固態(tài)顆粒，因而所述較高閾值壓力減小了所述噴嘴組件堵塞的可能性。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的分配和霧化系統(tǒng)，其特征在于所述泵式噴霧器還包括用于在啟動所述預(yù)壓縮泵機(jī)構(gòu)時提供機(jī)械效益的裝置。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的分配和霧化系統(tǒng)，其特征在于所述閾值壓力至少為50psig，最好至少為100psig。
全文摘要
本發(fā)明涉及改進(jìn)的手動霧化系統(tǒng)，它霧化噴嘴與高壓、預(yù)壓縮式泵機(jī)構(gòu)相結(jié)合以形成較高粘度流體的一致、高質(zhì)、精細(xì)的噴霧。預(yù)壓縮式泵機(jī)構(gòu)保證只有得到霧化的足夠壓力時才輸送產(chǎn)品而與啟動泵機(jī)構(gòu)的速度和裝置無關(guān)。當(dāng)以旋渦圓錐膜排放流體時，流體分裂成精細(xì)分配的霧，然后送向待涂覆的表面。本發(fā)明所用泵機(jī)構(gòu)包括有利于較高粘度流體流動的特殊結(jié)構(gòu)特征，可降低流動阻力、減小壓力損失，并提高結(jié)構(gòu)整體性以更好承受工作壓力和力，同時提高可靠性。預(yù)壓縮和較高的工作壓力相結(jié)合可保證較高粘度流體以較高的并在較窄的范圍內(nèi)的壓力送向噴嘴，從而保證在寬的啟動條件下，以較窄的粒度范圍精細(xì)地噴出產(chǎn)品。
文檔編號B05B11/00GK1133572SQ94193900
公開日1996年10月16日 申請日期1994年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月22日
發(fā)明者杰拉爾德·洛朗·比松 申請人:普羅克特和甘保爾公司