專利名稱：用于泵的伸縮活塞的制作方法
用于泵的伸縮活塞技術領域
本發(fā)明總體涉及一種用于泵的活塞，且更具體地涉及一種用于分配可流動材料的一次性塑料泵的裝置。
背景技術：
從噴嘴分配液體的諸如洗手液、乳霜、蜂蜜、番茄醬和芥菜醬以及其它粘性流體的液體的許多分配器在出口端留下液滴。這會有液體可能硬化的問題，因為形成使在將來的分配中用于流體流動的面積減小的阻礙。該阻礙會致使將來通過小面積孔進行分配，致使沿各方向噴灑，諸如噴灑到墻壁或使用者，從而弄臟墻壁或使用者或更不利地噴灑到使用者的眼中。
諸如乳霜和例如液體蜂蜜的材料的許多分配器具有串滴的問題，其中在分配流體的分配量之后，從出口內(nèi)的流體懸掛細長流體串并從出口搖擺。隨著時間過去，該串可能形成液滴并從出口滴下，從而給出分配器泄露的景象。
用于流體分配器的泵組件是眾所周知的。這種泵分配器包括本申請的發(fā)明人發(fā)明的那些泵分配器，包括1992年11月M日授權的美國專利No. 5，165，577、1996年2月 6日授權的美國專利No. 5，沘2，552、1997年10月14日授權的美國專利No. 5，676，277、 1999年11月2日授權的美國專利No. 5，975，360以及2007年9月11日授權的美國專利 No. 7，267，251，這些專利的公開內(nèi)容以參見的方式援引于此。其中美國專利No. 7，267，251 講授了一種活塞泵，其中在活塞在階梯形腔室內(nèi)移動的加壓沖程中，由于階梯形腔室設置為具有不同直徑的兩個部分，所以存在流體在分配沖程中從流體通過其從腔室分配的出口的抽回。這種布置在有利的同時也具有需要階梯形腔室的缺點。發(fā)明內(nèi)容
為了至少部分克服先前已知裝置的這些缺點，本發(fā)明提供一種活塞泵分配器，其中設置具有變化長度的活塞，使得在操作循環(huán)中，限定在活塞腔室形成構件內(nèi)且在活塞上軸向間隔開的盤之間的隔室內(nèi)的容積隨著活塞的運動而變化。
本發(fā)明尤其適用于這樣的流體分配器，流體從出口分配出，其中出口形成管狀構件的開口端。在許多應用中，管狀構件使其出口向下開口，且流過管狀構件的流體通過重力被向下抽吸。
本發(fā)明的目的是提供一種在將流體從出口分配出之后通過出口將流體抽回以減小滴落和/或串掛的流體分配器。
本發(fā)明的目的是提供一種用于分配流體并且在分配之后將流體從通過其分配流體的噴嘴的出口抽回的簡化活塞泵。
因而，一方面，本發(fā)明提供一種用于從貯存器分配流體的泵，包括
活塞腔室形成構件，所述活塞腔室形成構件具有細長腔室，所述腔室具有腔室壁、 外部開口端和與所述貯存器連通的內(nèi)端；
單向閥，所述單向閥在所述貯存器與所述腔室之間，允許流體僅從所述貯存器通過所述腔室的所述內(nèi)端流至所述腔室；
活塞形成元件，所述活塞形成元件可滑動地接納在所述腔室內(nèi)并從所述腔室的開口端向外延伸；
所述活塞形成元件具有內(nèi)部頭部、外部基部和介于所述頭部與所述基部之間并連結(jié)所述頭部和所述基部的可變長度部分，
頭部盤，所述頭部盤從所述頭部徑向向外延伸，所述頭部盤具有靠近所述腔室壁周向圍繞所述腔室壁的邊緣部分，所述頭部盤的所述邊緣部分周向圍繞所述腔室壁地與所述腔室壁接合以大致防止流體在所述腔室內(nèi)沿向內(nèi)方向流過所述頭部盤，所述頭部盤遠離所述腔室壁彈性變形，以允許流體在所述腔室中沿向外方向流過所述頭部盤，
基部盤，所述基部盤從所述基部的所述桿徑向向外并且從所述頭部盤軸向向外延伸，所述基部盤具有靠近所述腔室壁周向圍繞所述腔室壁的邊緣部分，所述基部盤的所述邊緣部分周向圍繞所述腔室壁地與所述腔室壁接合以大致防止流體在所述腔室內(nèi)沿向內(nèi)方向流過所述基部盤，
所述基部具有中心軸向延伸的中空桿，所述中空桿具有在外端開口形成出口的中心通道，
所述通道從所述出口向內(nèi)延伸到內(nèi)端并向在所述頭部盤與所述基部盤之間的所述腔室開口，
所述可變長度部分具有在所述頭部盤與所述基部盤之間測得的軸向長度，所述軸向長度可在最大長度與最小長度之間變化，其中當所述可變長度部分具有所述最大長度時，所述可變長度部分處于膨脹狀態(tài)，且當所述可變長度部分具有最小長度時，所述可變長度部分處于壓縮狀態(tài)，
通過所述基部在操作循環(huán)中于所述腔室內(nèi)在縮回位置與伸出位置之間運動，接納在所述活塞腔室形成構件內(nèi)的所述活塞形成元件可向內(nèi)和向外往復地同軸滑動，從而從所述貯存器抽吸流體并從所述出口分配流體，
其中在所述基部在所述腔室內(nèi)的向內(nèi)運動中，在所述可變長度部分的長度大于最小長度時，所述頭部盤在所述腔室內(nèi)向內(nèi)運動的阻力足以使得所述可變長度部分的長度在所述頭部盤部分在所述腔室內(nèi)大致向內(nèi)移動之前朝向最小長度減小，
在所述基部在所述腔室內(nèi)的向外運動中，在所述可變長度部分的長度小于最大長度時，所述頭部盤上在所述腔室內(nèi)向外運動的阻力足以使得所述可變長度部分的長度在所述頭部盤部分在所述腔室內(nèi)大致向外移動之前朝向最大長度增加，并且
所述基部在所述可變長度部分的長度朝向最大長度增加的同時在所述腔室內(nèi)向外的運動將所述通道內(nèi)的流體抽回所述腔室。


根據(jù)結(jié)合附圖一起進行的以下說明，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將變得更明顯，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的泵的側(cè)剖視圖，活塞處于未壓縮且未膨脹位置；
圖2是圖1所示泵的活塞的立體圖3是處于與圖1相同的位置內(nèi)的活塞的側(cè)剖視圖4是圖3的活塞沿圖3中剖面線4-4'的側(cè)剖視圖5、圖6、圖7和圖8分別是圖1的泵處于伸出和膨脹狀態(tài)、部分伸出和壓縮狀態(tài)、 縮回和壓縮狀態(tài)以及部分縮回和膨脹狀態(tài)的剖視圖9、圖10、圖11和圖12每一個是根據(jù)本發(fā)明的相應第二、第三、第四和第五實施例的泵的側(cè)剖視圖。
具體實施方式
首先參照圖1中所示的泵，該泵包括固定至具有螺紋頸部34的貯存器或容器沈的泵組件10。該泵組件具有本體12、單向閥14和活塞16。
本體12提供柱形腔室18，在操作循環(huán)中，活塞16可在該柱形腔室內(nèi)軸向往復滑動，從而從容器沈內(nèi)抽吸流體并將流體從出口 M分配出來。腔室18具有繞腔室軸線22 同軸設置的柱形腔室壁20。
活塞16具有頭部47、可變長度部分45和基部49。頭部47承載頭部盤48。頭部盤48是位于基部49的最內(nèi)端處并從其徑向延伸的圓形彈性柔性盤。頭部盤48的尺寸使得周向地鄰接內(nèi)部腔室壁20，從而大致防止流體在腔室18內(nèi)向內(nèi)流過頭部盤。頭部盤48 形成為薄彈性盤，該薄彈性盤具有彈性可變形邊緣部分以與腔室壁20接合。該邊緣部分徑向向外并沿腔室18的軸向向外方向延伸。該邊緣部分適于遠離腔室壁20徑向向內(nèi)偏轉(zhuǎn)， 以允許流體在腔室18內(nèi)向外流過該邊緣部分。
可變長度部分45設置成橋接在頭部47與基部49之間，從而將它們軸向間隔開地連結(jié)在一起。可變長度部分45包括兩個細長構件200，每個具有內(nèi)端202和外端204。每個細長構件200的內(nèi)端202聯(lián)接到頭部47。每個細長構件200的外端204聯(lián)接到基部49。 每個細長構件200聯(lián)接至頭部47和基部49，使得不干涉頭部盤48和基部盤50與腔室側(cè)壁 20的接合。
基部49布置成使得細長構件200的外端204聯(lián)接到基部49的從基部盤50徑向向內(nèi)的桿46。示出的頭部47具有中心延伸桿43，頭部盤48安裝在中心延伸桿43上。細長構件200的內(nèi)端202聯(lián)接到從頭部盤48徑向向內(nèi)的桿43。每個細長構件200包括在結(jié)合部處連結(jié)的內(nèi)部梁部分206和外部梁部分208。因此每個內(nèi)部梁部分206從內(nèi)端202延伸至結(jié)合部210。每個外部梁部分208從結(jié)合部210向外延伸至外端204。
如圖2最好地示出的，每個細長構件200及其梁部分206和208在垂直于軸線22 的任何截面內(nèi)具有大致矩形形狀，如圖1所示每個細長構件200的厚度小于如圖4所示每個細長構件的寬度。盡管不必要，但是該矩形構造優(yōu)選地提供細長構件200的一定相對剛度，從而抵抗細長構件200側(cè)向向左或向右偏轉(zhuǎn)，如圖4所示，與圖3所示的細長構件能夠側(cè)向向左或向右偏轉(zhuǎn)相反。每個細長構件200由于由適當彈性的塑料材料形成而具有彈性。可以理解的是，以多種方式設置細長構件200的彈性。首先，每個內(nèi)端202與頭部47 的桿43的結(jié)合部可認為是繞垂直于中心軸線201設置的內(nèi)部鉸接軸線212的鉸接連接。 類似地，每個外端204可認為在繞外部鉸接軸線214的鉸接連接處連結(jié)至基部49的桿46。 同樣，在結(jié)合部210處，內(nèi)部梁部分206和外部梁部分208中的每一個可認為在繞中部軸線 216的鉸接連接處連結(jié)。內(nèi)部軸線210、中部軸線216和外部軸線214中的每一個彼此平行。此外，內(nèi)部梁部分206和外部梁部分208中的每一個由于其固有彈性和制造其的塑料材料的特性而能夠偏轉(zhuǎn)。
可變長度部分45具有限定為在頭部盤48與基部盤50之間測得的長度的軸向長度。該軸向長度是在頭部47上的中心218與基部49的中心220之間沿軸線201測得的。 該軸向長度在圖3上指示為L，且由于細長構件200偏轉(zhuǎn)的能力而可在最大長度與最小長度之間變化。
在圖1至圖4中的每幅圖中以未偏壓固有狀態(tài)示出活塞16。
在圖5、圖6、圖7和圖8中示出在泵的操作循環(huán)中處于使用中的活塞16。圖5和圖8示出本體12的腔室18內(nèi)處于“膨脹狀態(tài)”的活塞16，其中可變長度部分45處于其最大長度。當內(nèi)部軸線212、中心軸線216和外部軸線214中的每一個落入同一平面時，達到該最大長度。隨著基部49在腔室18內(nèi)向外運動，頭部47且尤其是其頭部盤48在腔室18 內(nèi)的運動阻力將導致經(jīng)過每個細長構件200施加的拉力。細長構件200對這種拉力的響應將取決于每個細長構件的特性和彈性以及拉力的量。
圖6和圖7示出接納在本體12的腔室18內(nèi)的活塞16，其中可變長度部分45處于“壓縮狀態(tài)”。隨著基部49在腔室18內(nèi)向內(nèi)運動，在腔室18內(nèi)頭部47向內(nèi)運動的阻力且尤其是其頭部盤48的運動的阻力導致施加到在基部49與頭部47之間的可變長度部分 45的壓縮力。這種壓縮力使細長構件200偏轉(zhuǎn)以將可變長度部分45的軸向長度減小到最小長度壓縮狀態(tài)，如圖6和圖7所示。在該壓縮狀態(tài)，細長構件200的結(jié)合部210已經(jīng)被徑向遠離彼此地推動，即如圖3所示遠離彼此地徑向向外推動，每個細長構件200的結(jié)合部分 210通過與腔室的腔室壁20接合而被限制徑向向外運動，但是并不是必要的，且壓縮狀態(tài)可以是結(jié)合部分210不與腔室壁20接觸的狀態(tài)。
在泵的操作中，可對在基部49與頭部47之間的可變長度部分45施加的相對的拉力和壓縮力會使可變長度部分45采取其最大長度膨脹狀態(tài)與其最小長度壓縮狀態(tài)之間的構造。頭部47在腔室18內(nèi)滑動的相對阻力通過多種因素實現(xiàn)，多種因素包括盤部分47在腔室18內(nèi)向內(nèi)和向外運動的摩擦力、貯存器內(nèi)流體的特性，該特性與例如其粘度、溫度、基部49移動的速度和對本領域的技術人員顯而易見的各種其它特征。本領域的技術人員通過簡單實驗可確定用于伸縮構件45的適當構造，從而使可變長度部分的軸向長度在操作循環(huán)中活塞16的循環(huán)運動中在適當最小長度與適當最大長度之間變化。
基部49具有不僅承載基部盤50而且承載定位腹板66的桿46?；勘P50是位于桿46上與頭部盤48軸向間隔開的圓形彈性柔性盤?；勘P50從桿46徑向向外延伸以沿與腔室壁20周向接合，從而大致防止流體在腔室18內(nèi)在基部盤與腔室壁之間向外流動。 與頭部盤48 —樣，基部盤50優(yōu)選地形成為薄彈性盤，實際上，具有彈性可變形邊緣部分以與腔室壁20接合。桿46具有沿活塞16的軸線201從位于桿46上的在頭部盤48與基部盤50之間的內(nèi)部入口端58延伸到頭部49的外端處的出口 M的中心通道52。通道52允許穿過基部盤50通過基部49在入口 58與出口 M之間的流體連通。軸向延伸的腹板66 設置成從基部49的桿46徑向延伸。這些腹板66與腔室壁20接合，從而在滑入和滑出腔室18時有助于保持基部49軸向?qū)χ性谇皇?8內(nèi)。桿46包括管狀構件并且可看出具有在出口 M和入口 58之間穿過所述桿46的通道52，其中入口 58向在頭部盤48與基部盤50 之間的腔室18開口。9
基部49和頭部47中的每一個在圖3和圖4中垂直于穿過其的軸線201的任何截面內(nèi)是圓形?；?9和頭部47中的每一個適于與腔室18內(nèi)同軸地可滑動地接納在腔室 18內(nèi)。
在桿46上設置有用于接合的接合凸緣62以使基部49向內(nèi)和向外移動。接合凸緣62還用作止擋盤的功能以通過與本體12的外端23接合而限制活塞16的軸向向內(nèi)運動。 作為相對窄的中空管138的桿46示出為從接合凸緣62向外延伸到排放出口 54，其中中空管138具有同軸地穿過其中的通道52。
單向閥14包括單件式彈性材料，其具有彈性的、撓性的、環(huán)形的緣邊132，用于與腔室18的側(cè)壁接合。該單向閥一體形成有肩狀按鈕134，該肩狀按鈕134咬合固定在腔室 18的中心上端內(nèi)的開口 136內(nèi)。
如圖1所示，環(huán)形內(nèi)部隔室111形成在單向閥14與頭部盤48之間的腔室18內(nèi)， 且環(huán)形外部隔室112形成在頭部盤48與基部盤50之間的腔室18內(nèi)。環(huán)形外部隔室112 的容積隨著活塞16的可變長度部分45的長度的變化而變化。
本體12承載外部柱形部分40，該柱形部分承載有與形成在容器沈的螺紋頸部34 上的螺紋協(xié)作的螺紋130。
使用時，泵優(yōu)選地定向成使得出口 M向下指向，但這不是必須的。
泵在活塞16相對于本體12在縮回沖程向內(nèi)地并且在抽出沖程向外地往復運動的操作循環(huán)中操作。
在頭部49向內(nèi)運動到腔室中期間，由于防止流體向外流過盤50，所以在頭部盤48 與單向閥14之間的腔室18內(nèi)形成的內(nèi)部隔室111內(nèi)產(chǎn)生壓力。該壓力將緣邊132徑向向內(nèi)推動到鄰接腔室壁20的關閉位置。由于該壓力，頭部盤48在其周緣處偏轉(zhuǎn)從而脫開與腔室壁20的密封接合，并允許流體向外流過頭部盤48進入頭部盤48與密封盤50之間的環(huán)形外部隔室112，且由此經(jīng)由通道52流出腔室18。
在活塞16從腔室18向外移動的抽出沖程期間，活塞的抽出使單向閥14打開，使流體流過徑向向內(nèi)偏轉(zhuǎn)到腔室18中的內(nèi)部隔室111內(nèi)的環(huán)形緣邊132。在抽出沖程中，頭部盤48保持大致不偏轉(zhuǎn)，并有助于形成內(nèi)部隔室111內(nèi)的真空以偏轉(zhuǎn)緣邊132并將流體抽過緣邊132。
一方面，在抽出沖程中，頭部盤48大致防止向內(nèi)流過頭部盤，另一方面，在縮回沖程中，頭部盤變形以允許向外流過頭部盤。示出的頭部盤48通過形成為薄彈性盤而便于該功能，實際上具有在腔室壁20附近的可彈性變形的邊緣部分。
當不變形時，頭部盤48鄰接腔室壁20以形成大致流體不可滲透的密封。當變形時，由于通過其邊緣部分遠離壁20彎曲，所以流體可向外流過頭部盤。當經(jīng)過頭部盤48存在壓差時，即，當內(nèi)部隔室111內(nèi)上游側(cè)上的壓力比外部隔室112內(nèi)下游側(cè)上的壓力大的量是大于頭部盤的邊緣部分可承受而不偏轉(zhuǎn)的最大壓差的量時，頭部盤48變形。當該壓差足夠大時，頭部盤的邊緣部分變形且流體向外流過該邊緣部分。當壓差減小至小于給定壓差時，頭部盤返回其初始固有形狀，從而大致與壁20形成密封。
圖5至圖8示出可變長度部分45在操作循環(huán)中呈現(xiàn)的不同狀態(tài)。在該操作循環(huán)中，基部49在縮回沖程中從如圖5所示的完全伸出位置移動到圖7所示的完全縮回位置。 在抽出沖程中，基部49從圖7的完全縮回位置移動到圖5所示的完全伸出位置。
圖5示出活塞16，其中基部49處于完全縮回狀態(tài)，且可變長度部分45處于膨脹狀態(tài)，即可變長度部分45處于其最大長度。在圖5的該伸出和膨脹狀態(tài)下，形成在頭部盤 48與基部盤49之間的腔室18內(nèi)的外部隔室112處于其最大容積。從圖5的伸出和膨脹狀態(tài)，基部49在縮回沖程向內(nèi)移動以呈現(xiàn)其中可變長度部分45處于壓縮狀態(tài)的圖6的狀態(tài)。在基部49在腔室18內(nèi)從圖5的位置向內(nèi)移動時，在可變長度部分45的長度大于其最小長度時，頭部47及其頭部盤48在腔室18內(nèi)向內(nèi)運動的阻力足以使得可變長度部分45 的長度在頭部47在腔室18內(nèi)向內(nèi)移動之前朝向其如圖6所示最小長度減小。因此，在基部49從圖5的位置向內(nèi)運動時，將對可變長度部分45施加壓縮力，該力會減小可變長度部分45的長度，直到由可變長度部分45傳遞的壓縮力大于頭部47在腔室內(nèi)向內(nèi)運動的阻力為止。該壓縮力可發(fā)展成使得可變長度部分在頭部47大致向內(nèi)運動之前大致減小至其最小長度。
在可變長度部分處于壓縮狀態(tài)的情況下，基部49在縮回沖程中的進一步向內(nèi)運動使活塞16在可變長度部分保持在壓縮狀態(tài)的情況下從圖6中所示的位置向內(nèi)移動至圖 7的位置，在圖7的位置中，基部49完全縮回且可變長度部分45被壓縮。因此圖7表示活塞16的縮回并壓縮的狀態(tài)。
在抽出沖程，基部49在腔室內(nèi)從圖7的位置向外運動。在基部49從圖7的位置移動至圖8的位置時，在可變長度部分45的長度小于最大長度時，頭部47且因此其頭部盤 48在腔室18內(nèi)向外運動的阻力足以使得可變長度部分45的長度在頭部47在腔室18內(nèi)向外移動之前朝向最大長度增加。在這方面，在從圖7的位置移動到圖8的位置時，基部49 的向外運動對可變長度部分45施加拉力。這些拉力將作用在可變長度部分45上，使可變長度部分45膨脹直到由可變長度部分49從基部49傳遞到頭部47的拉力大于頭部在腔室內(nèi)向外運動的阻力時為止。該拉力可發(fā)展成使得可變長度部分在頭部47大致向外運動之前大致增加至其最大長度。
通過從圖8的位置移動到圖5的位置而完成抽出沖程。在從圖8的位置移動到圖 5的位置時，可變長度部分45保持在膨脹狀態(tài)，且可變長度部分45處于其最大長度，并且由基部49的運動引起的拉力經(jīng)由可變長度部分45傳遞至頭部47。
在從圖5的位置運動至圖6的位置的操作循環(huán)中，外部隔室112的容積減小，并且由于外部隔室112內(nèi)的流體被防止向內(nèi)穿過頭部盤48并被防止向外穿過基部盤50，因此流體從外部隔室112通過通道52排出出口 54。在從圖6的位置移動到圖7的位置時，在關閉單向閥14的內(nèi)部隔室111內(nèi)形成壓力。內(nèi)部隔室111內(nèi)的流體通過頭部盤48的向內(nèi)運動而被壓縮。這種壓力使得頭部盤48的可變形邊緣部分遠離腔室壁18偏轉(zhuǎn)，因此允許流體從內(nèi)部隔室111流入外部隔室112。由于外部隔室112的容積在壓縮狀態(tài)保持相同，所以向外穿過頭部盤48的任何流體使外部隔室112內(nèi)的流體通過通道52從出口討分配出。
在從圖7的位置運動到圖8的位置時，外部隔室112的容積增加。外部隔室112 的容積的增加造成通道52內(nèi)的流體從出口討抽回到外部隔室112中。該抽回可能不僅是通道內(nèi)流體的抽回，而且還可能是通道內(nèi)存在的任何空氣的抽回。
為了便于流體的抽回，頭部盤48和基部盤50的相對特性以及每一個與腔室壁20 的接合優(yōu)選地選擇成使得外部隔室112內(nèi)形成的真空將流體從通道M抽回而不是使頭部盤48偏轉(zhuǎn)以將液體從內(nèi)部隔室111抽吸穿過頭部盤48而進入外部隔室112，或者使基部盤50偏轉(zhuǎn)以在基部盤50與腔室壁20之間抽吸大氣。
在從圖8的位置運動到圖7的位置時，外部隔室112內(nèi)的容積保持恒定，可變長度部分45處于膨脹狀態(tài)，但頭部盤48的向外運動增加內(nèi)部隔室111的容積，因此將流體從貯存器向內(nèi)抽吸穿過單向閥14并進入內(nèi)部隔室111。
根據(jù)本發(fā)明的抽回泵可用于手動操作的分配器，諸如其中例如活塞16在使用者與諸如向外或向內(nèi)推動活塞16的杠桿接合時手動移動的分配器。抽回泵也可用在自動系統(tǒng)中，其中在操作循環(huán)使用者將致動自動機構以移動活塞。
根據(jù)本發(fā)明的抽回泵的操作的優(yōu)選布置是對于泵采取圖8所示狀態(tài)與圖5所示狀態(tài)之間的位置作為操作循環(huán)之間的停用位置。例如，在手動分配器的情況下，分配器可布置成使得基部49偏壓以采用圖5所示的伸出位置作為操作循環(huán)之間的停用位置。人將手動操作杠桿以將分配器從圖5的位置移動到圖7的位置。釋放該杠桿時，彈簧會將杠桿和基部48返回到圖5的位置。在這種操作循環(huán)中，在從圖5的位置運動到圖7的位置時，從出口 M分配流體。在返回沖程，例如，由于彈簧的偏壓，在從圖7的位置運動到圖8的位置時通道M內(nèi)的流體被抽回，且在活塞運動到圖5的停用位置時充注內(nèi)部隔室111。在自動操作時，循環(huán)之間的停用位置可能在圖8的位置與圖5的位置之間的某一點。
優(yōu)選實施例示出活塞優(yōu)選地通過注塑成型而由單件式塑料形成。應當理解，可用多個元件形成類似結(jié)構，例如可變長度部分與頭部和盤部中的至少一個一起形成為單件式塑料。
在圖1至圖8的實施例的情況下，活塞16及其可變長度部分45可具有圖5和8 中所示地成型時的固有狀態(tài)，這也是長度L最大的狀態(tài)。在這種替代實施例中，圖1至圖4 表示部分壓縮狀態(tài)。構件200將成型成當可變長度構件被壓縮時遠離彼此地徑向偏轉(zhuǎn)，并采取圖1至圖4以及圖6和圖7中所示的彎曲輪廓。
通常用塑料注塑成型的圖1至圖8中所示優(yōu)選實施例中的可變長度部分具有固有的呈現(xiàn)未偏壓狀態(tài)的傾向，該未偏壓狀態(tài)是形成可變長度部分的細長構件20在注塑成型時的狀態(tài)。在圖2所示的實施例中，未偏壓狀態(tài)是圖2中所示的狀態(tài)，該狀態(tài)介于圖5所示的壓縮狀態(tài)與圖6所示的膨脹狀態(tài)之間。但是，應當理解，未偏壓狀態(tài)可以是壓縮狀態(tài)與膨脹狀態(tài)之間的任何位置。對于可變長度部分來說的優(yōu)選布置是固有地偏壓以呈現(xiàn)膨脹狀態(tài)或至少接近膨脹狀態(tài)的狀態(tài)。其中，這具有下述優(yōu)點，即可變長度部分的固有偏壓會有助于擴張外部隔室112的容積，以有助于提供抽回且在圖5的停用位置有助于將外部隔室112 的容積保持在最大。
圖2所示的實施了示出兩個相對的細長構件200。盡管僅設置兩個這種細長構件 200，但也可繞活塞周向間隔地設置三個或多個這種細長構件。但是，在活塞包括待要注塑成型的單件式構件的情況下，僅在活塞的兩個方向指向側(cè)設置細長構件可便于通過注塑成型進行制造。
該具體可變長度部分可選擇成提供保持同軸布置在腔室內(nèi)的頭部及其頭部盤。替代地，至少一定程度上可允許頭部盤傾斜或樞轉(zhuǎn)從而不同軸設置在腔室內(nèi)，且因此為本發(fā)明提供與申請人的2003年5月6日授權的美國專利No. 6，557，736中所公開的在具有樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)頭部的泵中提供的優(yōu)點類似的另外的優(yōu)點，該專利以參見的方式援引于此。
在圖1至圖8中所示的實施例中，當伸縮部分45被壓縮且頭部盤48向內(nèi)移動時，例如中從圖6的位置移動到圖7的位置時，頭部盤48的傾斜可降低流體向外流過頭部盤48 的阻力。頭部盤48的傾斜可優(yōu)選地足以使頭部盤48的邊緣部分繞頭部盤的周向從腔室18 的側(cè)壁20移位至少一段。在任何情況下，無論該傾斜是否大致使得頭部盤48的邊緣部分通過僅從腔室壁20徑向向內(nèi)傾斜而設置成由于傾斜至少某段而使頭部盤的邊緣部分遠離腔室壁20地徑向向內(nèi)移動的程度，都減小允許流體向外流過頭部盤48需要的邊緣部分的偏轉(zhuǎn)程度。頭部盤48的傾斜可有助于泵送包含顆粒物質(zhì)的流體，顆粒物質(zhì)包括諸如浮石、 沙粒或與液體混合的其它固體顆粒物質(zhì)的固體顆粒，以提供作為流體的漿狀合成物。傾斜也可以有助于極粘的流體。頭部盤48的傾斜在第一實施例中可認為是同軸穿過頭部49的軸線相對于腔室軸線22以一定角度設置的布置。在圖2所示的實施例中，傾斜可僅通過一個細長構件200與另一細長構件200相比增加偏轉(zhuǎn)而進行，也可通過一個細長構件200具有比另一個細長構件200在更小的壓縮力下偏轉(zhuǎn)的傾向而進行。例如，一個細長構件200 可在其長度或在活動鉸鏈之一處具有與另一細長構件相比減小的橫截面面積。這種減小的橫截面面積將允許一個細長構件200比另一細長構件壓縮更大程度，但在拉力下將不會影響細長構件有效地具有相同長度，且因此當在張緊時使頭部47和頭部盤48同軸位于腔室 18內(nèi)不傾斜，以確保形成良好密封防止流體向內(nèi)穿過頭部盤移動。
盡管在一些應用中，在活塞16向內(nèi)運動時使頭部盤傾斜是有利的，但在基部49和頭部47向外運動時，理想的是頭部盤同軸不傾斜。在所示出的頭部盤48在頭部盤向外運動時徑向向外且軸向向外延伸的實施例中，其趨向于采取未傾斜構造。
參照圖9，其示出在第二實施例中如圖1至圖8所示的活塞16的更改形式，左手邊的細長構件200具有與右手邊的細長構件200相比增加的厚度，使得當活塞16從圖6的位置移動到圖7的位置時，頭部盤48采取所示的傾斜位置。在圖9中，較強的左手邊的細長構件200示出為未彎曲以與腔室壁20接合。當然，在圖1至圖8的實施例中，兩個細長構件200可都設置成使得構件200在壓縮狀態(tài)不與腔室壁20接合。
參照圖10，圖10示出根據(jù)本發(fā)明的活塞元件的第三實施例。圖10的實施例與圖 2所示實施例不同之處在于頭部47包括類似于腹板66的多個周向間隔開的軸向延伸腹板 166形式的定位裝置以有助于保持頭部同軸接納在腔室18內(nèi)，且兩個細長構件200由單個線狀張緊構件200代替，該線狀張緊構件200大致本身完全松塌且不從基部49向頭部47 傳遞任何壓縮力，但當在其最大長度時，具有足夠的強度來傳遞拉力。基部49上的桿46示出為具有在完全壓縮狀態(tài)與頭部47上的桿46接合的內(nèi)部軸向延伸部。
參照圖11，圖11示出根據(jù)本發(fā)明的活塞16的第四實施例。在圖11的實施例中， 頭部47的桿軸向向外延伸，其中頭部47的桿以滑動接合方式伸縮地同軸接納在基部49上的桿內(nèi)的柱形引導孔152內(nèi)。頭部47上的桿43在其側(cè)壁的沿直徑相對部分處具有狹槽 153，沿直徑延伸的銷IM可穿過該狹槽，其中銷每一端固定在基部49的桿46的相對壁內(nèi)， 從而限制頭部47相對于基部49的相對滑動的軸向程度，且因此設置可變長度部分45的最大長度和最小長度。同樣，徑向通道2 示出為穿過頭部47的桿43，以允許流體流入通道 52。
在圖11所示的實施例中，呈螺旋卷簧形式227的可選的偏壓彈簧構件設置在頭部 47與基部49之間，以將頭部47和基部49偏壓隔開到膨脹狀態(tài)。彈簧227的強度需要選擇成使得其在小于使頭部47向內(nèi)滑動所需要的力的力下壓縮。
圖1至圖8中的優(yōu)選實施例示出三件式泵，作為三件具有本體12、單向閥14和活塞16，且其中本體12內(nèi)的腔室18具有恒定的直徑。本申請的發(fā)明也適用于具有階梯腔室的兩件式泵。在1997年10月14日授予Ophardt的美國專利No. 5，676，277中公開了這種泵，該專利的公開內(nèi)容以參見的方式援引于此。參照圖12，圖12示出本發(fā)明的第五實施例，兩件式泵10大致與圖1至圖8的第一實施例的泵相同，除了圖1的單向閥114已通過在階梯腔室的本體12上設有與外部腔室部分18同軸向內(nèi)的內(nèi)部腔室部分204以及在活塞16的頭部盤部分47上設置最內(nèi)部盤216來代替。內(nèi)部腔室部分204具有不同的比外腔室部分18的直徑小的直徑。內(nèi)部腔室部分204 的外端同軸地朝向外部腔室部分18的內(nèi)端敞開。最內(nèi)部盤216形成為薄彈性盤，該薄彈性盤具有可彈性變形邊緣部分以與內(nèi)部腔室部分204的腔室壁220接合，從而防止流體向內(nèi)流過該盤。該可變形邊緣部分適于遠離腔室壁220徑向向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，并允許流體在內(nèi)部腔室部分204內(nèi)向外流過該可變形邊緣部分。階梯形柱狀腔室部分204和18、最內(nèi)部盤216和頭部盤48的布置形成圖12中的單向閥布置，該單向閥布置功能上類似于圖1至圖8實施例中的單向布置。在頭部盤部分47向內(nèi)移動時，迫使最內(nèi)部盤216與頭部盤48之間的階梯狀環(huán)形空間內(nèi)的流體向外穿過頭部盤48。在頭部盤部分47向外移動時，迫使流體從容器被抽吸穿過最內(nèi)部盤216進入最內(nèi)部盤216與頭部盤48之間的階梯狀環(huán)形空間內(nèi)。頭部盤48和基部盤50的操作與圖1至圖8的第一實施例相同。盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但現(xiàn)在對于本領域的技術人員來說可以進行多種更改和變型。對于本發(fā)明的限定，參照以下權利要求書。
權利要求
1. 一種用于從貯存器06)分配流體的泵，包括活塞腔室形成構件(12)，所述活塞腔室形成構件(1 具有細長腔室(18)，所述腔室具有腔室壁(20)、外部開口端和與所述貯存器連通的內(nèi)端；單向閥(14)，所述單向閥(14)位于所述貯存器06)與所述腔室(18)之間，從而允許流體僅從所述貯存器06)通過所述腔室(18)的所述內(nèi)端流至所述腔室(18)；活塞形成元件(16)，所述活塞形成元件(16)以可滑動方式接納在所述腔室(18)中，所述活塞形成元件(16)從所述腔室的開口端向外延伸；所述活塞形成元件(16)具有內(nèi)部頭部(47)、外部基部09)和在所述頭部G7)與所述基部G9)之間并連結(jié)所述頭部和所述基部的可變長度部分05)，頭部盤(43)，所述頭部盤從所述頭部G7)徑向向外延伸，所述頭部盤具有靠近所述腔室壁周向地圍繞所述腔室壁的邊緣部分，所述頭部盤的所述邊緣部分周向地圍繞所述腔室壁與所述腔室壁接合，以大致防止流體在所述腔室中沿向內(nèi)方向流過所述頭部盤，所述頭部盤G8)遠離所述腔室壁OO)地彈性變形，以允許流體在所述腔室(18)中沿向外方向流過所述頭部盤G8)，所述基部G9)具有中心軸向延伸的中空桿(46)，所述中空桿06)具有在外端開口以形成出口 (54)的中心通道(52)，基部盤(50)，所述基部盤(50)從所述基部09)的所述桿06)徑向向外并且從所述頭部盤G8)軸向向外地延伸，所述基部盤(50)具有靠近所述腔室壁OO)周向圍繞所述腔室壁OO)的邊緣部分，所述基部盤(50)的所述邊緣部分周向地圍繞所述腔室壁OO)與所述腔室壁OO)接合，以大致防止流體在所述腔室(18)中沿向內(nèi)方向流過所述基部盤(50)，所述通道(52)從所述出口(54)向內(nèi)延伸到內(nèi)端，該內(nèi)端向在所述頭部盤G8)與所述基部盤(50)之間的所述腔室(18)開口，所述可變長度部分0 具有在所述頭部盤G8)與所述基部盤(50)之間測得的軸向長度，所述軸向長度能夠在最大長度與最小長度之間變化，其中，當所述可變長度部分G5) 具有所述最大長度時，所述可變長度部分處于膨脹狀態(tài)，而當所述可變長度部分具有所述最小長度時，所述可變長度部分處于壓縮狀態(tài)，通過在操作循環(huán)中使所述基部G9)在所述腔室(18)中在縮回位置與伸出位置之間運動，接納在所述活塞腔室形成構件(1 中的所述活塞形成元件(16)能夠向內(nèi)和向外往復地同軸滑動，從而從所述貯存器06)抽吸流體并從所述出口(54)分配所述流體，其中，在所述可變長度部分0 的長度大于所述最小長度的同時所述基部G9)在所述腔室(18)中向內(nèi)運動中，所述頭部盤G8)在所述腔室(18)中向內(nèi)運動的阻力足以使得所述可變長度部分0 的長度在所述頭部G7)在所述腔室(18)中大致向內(nèi)移動之前朝向所述最小長度減小，在所述可變長度部分的長度小于所述最大長度的同時所述基部G9)在所述腔室(18) 中向外運動中，所述頭部盤G8)在所述腔室(18)中向外運動的阻力足以使得所述可變長度部分0 的長度在所述頭部G7)在所述腔室(18)中大致向外移動之前朝向所述最大長度增加，并且在所述可變長度部分0 的長度朝向所述最大長度增加的同時所述基部G9)在所述腔室(18)中向外的運動將所述通道(52)中的流體抽回到所述腔室(18)中。CN 102536789 A
2.如權利要求1所述的泵，其中在所述操作循環(huán)中，所述活塞形成元件(16)進行如下移動(a)在伸出沖程中i.從第一構造在所述第一構造中所述基部G9)處于所述縮回位置中，所述可變長度部分G5)處于壓縮狀態(tài)且所述頭部G7)處于內(nèi)部位置，ii至第二構造在所述第二構造中所述頭部G7)處于所述內(nèi)部位置，所述可變長度部分0 處于膨脹狀態(tài)且所述基部G9)從所述縮回位置朝向所述伸出位置向外移位，iii.至第三構造在所述第三構造中所述基部G9)處于所述伸出位置，所述可變長度部分0 處于所述膨脹狀態(tài)且所述頭部G7)處于從所述內(nèi)部位置向外移位的外部位置， 然后，(b)在縮回沖程中iv.從所述第三構造至第四構造在所述第四構造中所述基部G9)從其伸出位置向內(nèi)移位，所述可變長度部分0 處于壓縮狀態(tài)且所述頭部G7)處于所述外部位置，v.至所述第一構造，由此，在從所述第一構造至所述第二構造的運動中，所述可變長度部分0 的長度大致增加至所述最大長度，且在所述通道(5 中的流體被抽回到所述腔室(18)中。
3.如權利要求1或2中任一項所述的泵，其中，在所述可變長度部分05)的長度大于所述最小長度的同時所述基部G9)在所述腔室(18)中向內(nèi)運動中，所述頭部盤G8)在所述腔室(18)中向內(nèi)運動的阻力足以使得所述可變長度部分0 的長度在所述頭部G7) 在所述腔室(18)中大致向內(nèi)移動之前大致減小至所述最小長度，在所述可變長度部分0 的長度小于所述最大長度的同時所述基部G9)在所述腔室 (18)中向外運動中，所述頭部盤G8)在所述腔室(18)中向外運動的阻力足以使得所述可變長度部分0 的長度在所述頭部G7)在所述腔室(18)中大致向外移動之前大致增加至所述最大長度。
4.如權利要求1至3中任一項所述的泵，其中，所述腔室(18)包括具有第一直徑的內(nèi)部柱形部分(204)和具有與所述第一直徑不同的第二直徑的外部柱形部分，所述頭部盤G8)和所述基部盤(50)位于所述腔室(18)的所述外部柱形部分中，所述單向閥包括承載在所述頭部G7)上并且與所述頭部盤G8)軸向向內(nèi)間隔開的閥盤(216)，所述閥盤(216)位于所述腔室(18)的所述內(nèi)部柱形部分O04)中，所述閥盤(216)具有靠近在所述內(nèi)部柱形部分中的所述腔室的腔室壁周向地圍繞所述腔室壁的邊緣部分，所述閥盤016)的所述邊緣部分周向地圍繞所述腔室壁(220)地與所述腔室壁(220) 接合，以大致防止流體在所述腔室的所述內(nèi)部柱形部分O04)中沿向內(nèi)方向流過所述閥盤 (216),所述閥盤(216)在所述內(nèi)部柱形部分(204)中遠離所述腔室的所述腔室壁(220)地彈性變形，以允許流體在所述腔室中沿向外方向流過所述閥盤(216)。
5.如權利要求1至4中任一項所述的泵，其中，所述可變長度部分05)包括細長構件， 所述細長構件在外端處聯(lián)接至所述基部(49)、而在內(nèi)端處聯(lián)接至所述頭部07)，所述細長構件將通過所述基部G9)施加到所述細長構件的軸向指向的拉力從所述基部(49)傳遞到所述頭部(47)，當通過所述基部G9)對所述細長構件施加軸向指向的壓縮力時，所述細長構件在所述基部G9)與所述頭部G7)之間的軸向長度減小。
6.如權利要求5所述的泵，其中，未偏壓的長度是所述最大長度。
7.如權利要求1至6中任一項所述的泵，其中，選自以下的至少一個組通過用塑料注塑成型而形成為單件式構件(a)所述基部G9)和所述可變長度部分0 ； (b)所述頭部 (47)和可變長度部分0 ；以及(c)所述基部(49)、所述可變長度部分0 和所述頭部 07)。
8.如權利要求1至7中任一項所述的泵，其中，所述腔室(18)圍繞腔室軸線02)與所述腔室壁OO)同軸設置，從而在垂直于所述軸線0 的任何橫截面中呈大致圓形。
9.如權利要求8所述的泵，其中，所述頭部盤08)和基部盤(50)是圓形橫截面，并且繞所述腔室軸線0 同軸設置在所述腔室(18)內(nèi)，所述可變長度部分0 的軸向長度沿所述腔室軸線(2 從所述腔室軸線上的所述頭部盤的中心到所述基部盤(50)的中心測得。
10.如權利要求5所述的泵，其中，所述細長構件包括彈性構件000)，所述彈性構件 (200)具有固有偏壓以呈現(xiàn)具有沿所述腔室軸線0 測得的、等于或小于所述最大長度的未偏壓長度的初始未偏壓構造，所述彈性構件(200)能夠彈性地偏轉(zhuǎn)至每一個具有等于或小于所述最大長度的長度的偏壓構造，所述彈性構件O00)的所述固有偏壓對所述彈性構件(200)偏壓以從所述偏壓構造中的任一個朝向所述未偏壓構造返回。
11.如權利要求5所述的泵，其中，所述細長構件(200)包括具有內(nèi)端和外端的內(nèi)部梁構件(206)以及具有內(nèi)端和外端的外部梁構件008)，所述內(nèi)部梁構件(206)的所述內(nèi)端以鉸接方式連接至所述頭部G7)以繞垂直于所述腔室軸線0 的內(nèi)部鉸接軸線樞轉(zhuǎn)，所述外部梁構件O08)的所述外端以鉸接方式連接至所述基部G9)以繞平行于所述內(nèi)部鉸接軸線的外部鉸接軸線樞轉(zhuǎn)，所述內(nèi)部梁構件O06)的所述外端以鉸接方式連接至所述外部梁構件Q08)的所述內(nèi)端以繞平行于所述內(nèi)部鉸接軸線的外部鉸接軸線樞轉(zhuǎn)。
12.如權利要求5所述的泵，其中，所述細長構件包括兩個或更多個細長橋接臂，每個橋接臂具有內(nèi)部梁構件(206)和外部梁構件O08)，其中所述內(nèi)部梁構件(206)具有內(nèi)端和外端，所述外部梁構件(208)具有內(nèi)端和外端，所述內(nèi)部梁構件O06)的所述內(nèi)端以鉸接方式連接至所述頭部(47)，以繞垂直于所述腔室軸線02)的內(nèi)部鉸接軸線樞轉(zhuǎn)，所述外部梁構件O08)的所述外端以鉸接方式連接至所述基部(49)，以繞平行于所述內(nèi)部鉸接軸線的外部鉸接軸線樞轉(zhuǎn)，所述內(nèi)部梁構件(206)的所述外端以鉸接方式連接至所述外部梁構件(208)的所述內(nèi)端，以繞平行于所述內(nèi)部鉸接軸線的中心鉸接軸線樞轉(zhuǎn)，所述橋接臂彼此周向間隔開地繞所述腔室軸線02)對稱布置。
13.如權利要求11所述的泵，其中，當所述內(nèi)部梁構件(206)的所述外端與所述外部梁構件(208)的所述內(nèi)端的結(jié)合部與所述腔室壁接合時，所述可變長度構件0 呈現(xiàn)所述最小長度。
14.如權利要求11或13所述的泵，其中，當內(nèi)部鉸接軸線、所述中心鉸接軸線和所述外部鉸接軸線都位于同一平面中時，所述可變長度構件0 呈現(xiàn)所述最大長度。
15.如權利要求5至14中任一項所述的泵，其中，所述頭部盤08)的所述邊緣部分能夠彈性變形，并且在所述頭部G7)在所述腔室(18)中向內(nèi)滑動時，通過(a)所述頭部盤 (48)相對于所述腔室軸線0 以一定角度傾斜和(b)所述頭部盤08)的所述邊緣部分遠離所述腔室壁08)地變形的組合，來允許流體沿向外方向流過所述頭部盤08)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于泵的伸縮活塞。在本發(fā)明的活塞泵分配器中，由于活塞在盤之間具有長度變化的部分，所以在限定在活塞腔室形成構件內(nèi)和在活塞上的軸向間隔開的盤之間的隔室的容積在操作循環(huán)中隨著活塞的運動而變化。
文檔編號F04B53/14GK102536789SQ20111033672
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2010年11月1日
發(fā)明者海納·奧普哈特, 阿利·米爾巴赫 申請人:哥特赫提Com有限公司