Насос для выдачи текучих сред - RU2683750C1
Код документа: RU2683750C1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к насосам типа, используемого для выдачи текучих сред, и более конкретно к насосу для выдачи очищающего, стерилизующего продукта или продукта для ухода за кожей, например продуктов, таких как мыла, гели, дезинфицирующие средства, увлажняющие средства и тому подобное. Изобретение конкретно направлено на насосы и пружины, которые являются сжимаемыми в осевом направлении и которые вызывают выдачу посредством осевого уменьшения объема насосной камеры.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны диспенсеры для текучих сред различных типов. В частности, для выдачи очищающих продуктов, таких как мыла, имеется большое множество активируемых вручную или автоматически насосов, которые выдают заданное количество продукта в руку пользователя.
Потребительские продукты могут содержать выдачный выпуск в виде части упаковки, активируемый пользователем, нажимающим на верхнюю часть упаковки. Такие упаковки используют погружную трубку, проходящую ниже уровня жидкости, и поршневой насос, который втягивает жидкость и выдает ее вниз через выпускной носик.
Коммерческие диспенсеры часто используют перевернутые одноразовые контейнеры, которые могут размещаться в выдачные устройства, прикрепляемые к стенам ванных комнат, или тому подобное. Насос может быть интегрирован в виде части одноразового контейнера или может представлять собой часть постоянного выдачного устройства или и то и другое. Такие устройства обычно являются более жесткими и, когда они прикреплены к стене, большая степень свободы является доступной в направлении и величине усилия, которое требуется для активации. Такие устройства также могут использовать датчики, которые определяют местоположение руки пользователя и побуждают выдачу разовой дозы продукта. Это исключает контакт пользователя с устройством и связанное взаимное загрязнение. Это также предотвращает неправильную работу, которая может привести к повреждению и преждевременному старению выдачного механизма.
Отличительной характеристикой перевернутых диспенсеров является необходимость предотвращения протекания. Так как выпуск насоса располагается ниже контейнера, сила тяжести будет действовать таким образом, чтобы побуждать продукт вытекать, если в насосе имеет место какая-либо протечка. Это особенно имеет место для относительно летучих продуктов, таких как растворы на основе спирта. Достижение работы без протекания часто связано с относительно сложными и дорогостоящими насосами. Для удобства замены пустых одноразовых контейнеров, однако, по меньшей мере часть насоса обычно также является одноразовой и должна быть экономичной для изготовления. Следовательно, существует потребность в насосе, который является надежным и не подтекающим, а еще простым и экономичным для изготовления.
Одна одноразовая выдачная система, которая использует насос для выдачи разовой дозы текучей среды из перевернутого сжимаемого контейнера, была описана в WO2011/133085. Насос, который в этом случае описывается для выдачи пены, содержит поршневой элемент и цилиндр, которые скользят один внутри другого для выдачи пены. Для управления втеканием и вытеканием имеются клапаны (не показаны). Насос представляет собой относительно сложное изделие для изготовления и сборки вследствие большого количества составных элементов, все из которых должны быть совместимыми с разными текучими средами, которые могут накачиваться. Так как насос является одноразовым, наличие множества составных элементов из разных материалов также является проблемой. Дополнительно, хотя скользящее уплотнение работает удовлетворительным образом, остается область, на которую следует обратить внимание, касательно загрязнения и протечки. Было бы желательным обеспечить насос, который может быть альтернативой существующим работающим в осевом направлении диспенсерам.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ввиду насосов для текучих сред вышеупомянутых типов, целью настоящего изобретения является обеспечение альтернативного насоса. Насос может быть одноразовым и желательно является надежным и не подтекающим при использовании, а еще простым, гигиеничным и экономичным для изготовления.
Изобретение в частности относится к насосу в соответствии с пунктом 1 прилагаемой формулы изобретения, насосному узлу в соответствии с пунктом 24 прилагаемой формулы изобретения, одноразовой выдающей текучую среду упаковке в соответствии с пунктом 27 прилагаемой формулы изобретения, способу в соответствии с пунктом 28 прилагаемой формулы изобретения и диспенсеру в соответствии с пунктом 30 прилагаемой формулы изобретения. Варианты осуществления изложены в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения, в дальнейшем описании и на чертежах.
Таким образом, предложен насос для выдачи текучего продукта из контейнера для продукта, при этом насос содержит: единый корпус насоса, задающий ось и содержащий насосную камеру, впуск насоса и выпуск насоса, при этом насосная камера является сжимаемой во время насосного хода, направленного вдоль оси, из первоначального состояния в сжатое состояние и смещаемой для возврата в ее первоначальное состояние во время обратного хода; и сжимаемую в осевом направлении пружину, выполненную с возможностью по меньшей мере частичного поддерживания корпуса насоса во время ее сжатия, посредством чего осевое сжатие пружины создает восстанавливающее усилие, по меньшей мере частично смещающее насосную камеру в ее первоначальное состояние. В этом контексте, "сжатие" предполагает ссылаться на тот факт, что насосная камера уменьшилась в объеме посредством изменения своей формы либо упругим образом, либо посредством сгибания, или и то и другое. Так как корпус насоса представляет собой единый элемент, совместное телескопическое скольжение элементов исключено. Преимущество единого корпуса насоса заключается в том, что скользящие уплотнения исключены, и весь насос герметично закрыт от впуска к выпуску.
Как указано выше, камера может сжиматься посредством изменения своей формы либо упругим образом, либо посредством сгибания, или и то и другое. Это изменение формы может приводить к созданию смещения в материале камеры, побуждающему ее возвращаться в ее первоначальное состояние во время обратного хода. С другой стороны, если насосная камера является полностью гибкой без минимальной тенденции к упругости в области работы, то смещение, побуждающее обратный ход, может полностью обеспечиваться пружиной. Когда соединена с источником текучей среды, например контейнером для продукта, этот обратный ход служит для увеличения объема насосной камеры и втягивания текучей среды через впуск насоса.
Текучая среда может представлять собой мыло, моющее средство, дезинфицирующее средство, увлажняющее средство или любую другую форму очищающего, стерилизующего продукта или продукта для ухода за кожей.
В одном варианте осуществления, корпус насоса содержит пластомерный материал. В настоящем контексте, ссылка на пластомерный материал предполагает включать все термопластические эластомеры, которые являются упругими при температуре окружающей среды и становятся пластично деформируемыми при повышенных температурах, таким образом, что они могут обрабатываться в виде расплава и экструдироваться или формоваться литьем под давлением методом впрыска.
Пружина может представлять собой любой элемент, способный, по меньшей мере частично, смещаться и обеспечивать поддержку насосной камере во время ее сжатия. В этом контексте поддержка предполагает обозначать, что она предотвращает неуправляемое сжатие насосной камеры в положение, в котором она может не иметь возможности сама восстанавливаться. Это также может способствовать управлению сжатием для обеспечения более постоянного восстановления во время обратного хода. Следует отметить, что корпус насоса или насосная камера также может обеспечивать поддержку пружине для обеспечения возможности ее сжатия в осевом направлении требуемым образом. Пружина является сжимаемой, обеспечивая возможность ее сжатия вместе с насосной камерой. Сжатие пружины также служит для способствования возврату насосной камеры в ее первоначальное состояние посредством обеспечения или содействия смещению, которое вызывает обратный ход. В одном варианте осуществления, пружина также может содержать пластомерный материал, как задано выше.
В одном варианте осуществления, пружина размещена внутри насосной камеры. В этой конфигурации, пружина может по меньшей мере частично поддерживаться на внутренней поверхности насосной камеры во время ее сжатия. Это может предотвращать выпучивание насосной камеры и также может обеспечивать, что пружина сжимается в осевом направлении, например без искажения в стороны. Пружина может иметь внешнюю форму поперечного сечения, которая соответствует внутреннему поперечному сечению насосной камеры. Одна предпочтительная форма насосной камеры является цилиндрической, и пружина также может задавать в общем смысле цилиндрическую форму в этой области.
Для того чтобы пружина могла выполнять свою поддерживающую функцию, она может содержать первый концевой участок, который сцепляется с впуском насоса, и второй концевой участок, который сцепляется с выпуском насоса. Корпус пружины или иной сжимаемый участок пружины может располагаться между ними. Сцепление соответствующих концевых участков с впуском и выпуском может служить для передачи усилия от корпуса сжатой пружины к насосной камере и наоборот. Корпус пружины будет обычно располагаться в насосной камере и может обеспечивать ее поддержку в этом месте.
Насос может работать с клапанами, которые располагаются снаружи насоса, например в контейнере для продукта или сопле диспенсера. В одном варианте осуществления, насос также содержит впускной клапан для обеспечения возможности одностороннего прохода текучей среды через впуск насоса и в насосную камеру, и выпускной клапан для обеспечения возможности одностороннего прохода текучей среды из насосной камеры через выпуск насоса. Важный аспект настоящего описания изобретения заключается в уменьшении общего количества элементов, требуемых для воплощения насоса. Соответственно, может быть желательным, что впускной клапан содержит первый клапанный элемент, выполненный в виде одного целого с первым концевым участком. Более того, выпускной клапан также может содержать второй клапанный элемент, выполненный в виде одного целого со вторым концевым участком. Объединение одного или более клапанных элементов с пружиной, уменьшает количество составных элементов, которые должны изготавливаться, и также упрощает сборочные операции. При условии, что эти составные элементы выполнены из одного и того же типа материала, их утилизация также может представлять собой одну операцию.
Пружина может иметь любую подходящую форму, в соответствии с ее расположением относительно корпуса насоса и насосной камеры. В частности, корпус пружины может быть винтовым, концертинаобразным, иметь форму листовой пружины или иную форму и может иметь внешнюю форму, соответствующую внутренней части насосной камеры. Корпус пружины может содержать одну или более выровненных в осевом направлении пружинных секций, каждая из которых может сжиматься в осевом направлении из первоначального открытого состояния в сжатое состояние и смещается для последующего расширения в ее открытое состояние. Пружинные секции могут иметь любую подходящую форму в их первоначальном открытом состоянии, включая круглую, овальную, ромбовидную или тому подобное. Они также могут быть ротационно-симметричными вокруг оси, например круглая концертина, или двухмерными, имея в общем смысле постоянную форму в одном направлении, нормальном относительно оси, например плоская пружина. В предпочтительном варианте осуществления, корпус пружины содержит двухмерные или плоские пружинные секции. Они имеют преимущество, заключающееся в том, что они могут относительно легко формоваться в пресс-форме из двух частей. Они также могут быть менее подверженными к перекручиванию или искажению, чем цилиндрические винтовые пружины. Особенно предпочтительный вариант осуществления имеет ромбовидные пружинные секции, соединенные друг с другом последовательно в соседних углах и выровненные друг с другом в осевом направлении. Стороны ромбовидных форм могут содержать четыре плоских листа, соединенных друг с другом вдоль шарнирных линий, которые являются параллельными относительно друг друга и перпендикулярными относительно осевого направления.
Для облегчения сборки корпуса насоса и пружины, впуск насоса может иметь внутренний диаметр, больший чем у выпуска насоса, и пружина может сужаться от первого концевого участка ко второму концевому участку. Это обеспечивает возможность вставки пружины в корпус насоса через впуск насоса. Она может удерживаться в этом положении посредством сцепления между первым концевым участком пружины и подходящим сцепляющим элементом во впуске насоса, таким как канавка или выступ или тому подобное. В одном варианте осуществления, пружина может удерживаться предварительно натянутой в этом положении.
Как указано выше, материал для корпуса насоса и/или пружины может представлять собой пластомер. Пластомер может определяться своими свойствами, такими как твердость по Шору, температура хрупкости и температура размягчения по Вика, модуль на изгиб, предельная прочность при растяжении и индекс текучести. В зависимости, например, от типа текучей среды, подлежащей выдаче, и размера и геометрии корпуса насоса или пружины, пластомерный материал, используемый в насосе, может варьироваться от мягкого до твердого материала. Пластомерный материал, образующий по меньшей мере пружину, таким образом, может иметь твердость по Шору от 50 единиц по Шору A (ISO 868, измеряемую при 23 градусах C) до 70 единиц по Шору D (ISO 868, измеряемую при 23 градусах C). Оптимальные результаты могут получаться, используя пластомерный материал, имеющий твердость по Шору A 70-95 единиц, или твердость по Шору D 20-50 единиц, например твердость по Шору A 75-90 единиц. Более того, пластомерный материал может иметь температуру хрупкости (ASTM D476) ниже -50 градусов Цельсия, например от -90 до -60 градусов C, и температуру размягчения по Вика (ISO 306/SA) 30-90 градусов Цельсия, например 40-80 градусов C. Пластомеры могут дополнительно иметь модуль на изгиб в диапазоне 15-80 МПа, предпочтительно 20-40 МПа или 30-50 МПа, наиболее предпочтительно 25-30 МПа (ASTM D-790), например 26-28 МПа. Подобным образом, пластомеры, предпочтительно, имеют предельную прочность при растяжении в диапазоне 3-11 МПа, предпочтительно 5-8 МПа (ASTM D-638). Дополнительно, индекс текучести может составлять по меньшей мере 10 дг/мин, и более предпочтительно в диапазоне 20-50 дг/мин (стандарт ISO 1133-1, измеряемый при 190 градусах C).
Подходящие пластомеры включают натуральные и/или синтетические полимеры. Особенно подходящие пластомеры включают стирольные блок-сополимеры, полиолефины, эластомерные сплавы, термопластические полиуретаны, термопластические сополимеры сложных эфиров и термопластические полиамиды. В случае полиолефинов, полиолефин, предпочтительно, используется в виде смеси из по меньшей мере двух отдельных полиолефинов и/или в виде сополимера из по меньшей мере двух отдельных мономеров. В одном варианте осуществления, используются пластомеры из группы термопластических полиолефиновых смесей, предпочтительно, из группы сополимеров полиолефинов. Предпочтительная группа пластомеров представляет собой группу сополимеров этилена и альфа-олефина. Среди них, сополимеры этилена и 1-октена показали, что являются подходящими, особенно те, которые имеют свойства, как указаны выше. Подходящие пластомеры являются доступными от ExxonMobil Chemical Co., а также Dow Chemical Co.
Насосная камера может иметь любое подходящее поперечное сечение, хотя круглое или овальное поперечное сечение обычно могут быть предпочтительными. В одном варианте осуществления, насосная камера содержит цилиндрическую стенку. Стенка насосной камеры является, предпочтительно, также относительно более гибкой, чем впуск насоса и выпуск насоса, обеспечивая то, что сжатие корпуса насоса происходит в области насосной камеры. Относительно более жесткий впуск насоса и выпуск насоса обеспечивают лучшую передачу усилий на корпус пружины, который может сцепляться с ними или, от активирующего элемента, который может оказывать воздействие снаружи на корпус насоса для побуждения его сжатия.
Выпуск насоса, предпочтительно, имеет внешний диаметр, который меньше внешнего диаметра цилиндрической стенки насосной камеры. Это обеспечивает возможность сжатия цилиндрической стенки посредством выворачивания, посредством чего выпуск насоса по меньшей мере частично размещается в насосной камере. Внешний диаметр выпуска насоса может быть даже меньше внутреннего диаметра насосной камеры, обеспечивая возможность выполнения выворачивания с небольшим или вообще без растягивания стенки насосной камеры в этой области. Хотя ссылка выше дана на диаметры этих составных элементов, это не подразумевает ограничения на круглых поперечных сечениях, и другие подходящие формы поперечных сечений также могут использоваться. Дополнительно, хотя описан вариант осуществления, в котором выпуск насоса меньше насосной камеры и размещается в ней, такой же принцип может применяться, когда насосная камера выворачивается в выпуск насоса. Более того, следует понимать, что это в равной степени будет применяться к конструкциям, где впуск насоса выполнен с возможностью выворачивания или закручивания.
Цилиндрическая стенка может быть выполнена таким образом, что ее сжатие создает восстанавливающее усилие, стремящееся смещать насосную камеру в первоначальное состояние. Это восстанавливающее усилие может иметь место на протяжении всего хода сжатия или только на определенных этапах сжатия. Специалисту будет понятно, что выворачивание частично куполообразной или конической формы может подвергаться нелинейному сжатию, как в случае тарельчатой пружины. Вышеописанное выворачивание насосной камеры на выпуске насоса может представлять собой пример такого действия и также может демонстрировать гистерезис. Как только было преодолено первоначальное усилие для достижения выворачивания, последующее усилие для продолжения выворачивания или закручивания насосной камеры может уменьшаться.
Вышеприведенная нелинейная характеристика насосной камеры может предпочтительным образом использоваться в раскрытом насосе. В соответствии с одним аспектом, насосная камера и пружина могут совместно смещать насосную камеру для возврата в ее первоначальное состояние. Пружина может обеспечивать главное смещающее усилие для обратного хода, и насосная камера может оказывать меньшее действие или даже вообще не оказывать. Это может иметь место на протяжении всего обратного хода или это может иметь место на протяжении части хода, например во время начальной части обратного хода пружина обеспечивает главную часть усилия. В одном варианте осуществления, насосная камера может обеспечивать главное смещающее усилие на протяжении части, например конечной части, обратного хода. Если смотреть с точки зрения насосного хода, насосная камера может обеспечивать первоначальное большее сопротивление и действие пружины может затем увеличиваться во время насосного хода.
Дополнительно к усилию, обеспечиваемому сдавливанием пружины и сжатием насосной камеры, могут иметь место дополнительные воздействия от других источников как внутри, так и снаружи насоса. В одном варианте осуществления, усилие смещения может создаваться взаимодействием между пружиной и насосной камерой. Эти усилия называются радиальными усилиями, а именно усилиями вследствие реакции пружины, действующей на насосную камеру в радиальном направлении, например вызывая ее радиальное расширение. В дополнительном варианте осуществления, все смещение, побуждающее насосную камеру возвращаться в ее первоначальное состояние, обеспечивается источниками внутри насоса, т.е. посредством пружины или посредством корпуса насоса.
С точки зрения жесткостей пружины, специалисту будет понятно, что общая жесткость пружины для насоса может составляться из трех источников:
a. Пружина (Ks).
b. Стенки насосной камеры (Kc)
c. Радиальные воздействия (Kr), где пружина сцепляется с внутренней стенкой насосной камеры, тем самым расширяя насосную камеру в радиальном направлении. Это расширение и последующее возвращение в исходное положение вносит свой вклад в жесткость пружины всей комбинации.
Общая жесткость пружины Kt собранного насоса представляет собой комбинацию Ks, Kc и Kr. Величина этой общей жесткости пружины также варьируется во время хода, посредством чего Kt представляет собой нелинейную пружину. Преимуществом этого признака может быть то, что жесткость пружины увеличивается во время части цикла для задания дополнительного смещения во время определенных частей обратного хода.
Как рассмотрено выше, относительный вклад каждого из отдельных источников может варьироваться и также варьируется во время насосного/обратного хода. Ks может быть основным на протяжении всего обратного хода, тогда как Kc и/или Kr могут в таком случае вносит вклад в жесткость пружины во время части цикла для выравнивания смещения или для задания дополнительного смещения во время определенных частей обратного хода.
Корпус насоса образован в виде единого элемента. В этом контексте единый предполагает обозначать, что корпус насоса не имеет скользящих уплотнений или соединений для изменения своего объема, чтобы выполнять свою насосную функцию. Тем не менее, не исключено, что корпус насоса может быть образован из отдельных элементов, которые собираются друг с другом, например посредством склеивания, сварки или иным образом. В частности, впуск насоса и/или выпуск насоса могут быть собраны с насосной камерой. В предпочтительном варианте осуществления, корпус насоса выполнен в виде одного целого, т.е. изготовлен в виде одной детали, например литьем под давлением методом впрыска.
В одном варианте осуществления, выпуск насоса может задавать сопло, которое также может быть выполнено в виде одного целого с хрупким закрывающим элементом. Это обеспечивает то, что корпус насоса герметично закрыт на его выпускном конце до использования и может открываться пользователем, удаляющим хрупкий закрывающий элемент. Хрупкий закрывающий элемент может иметь форму отвинчивающегося закрывающего элемента, т.е. элемента, который может отвинчиваться или срываться пользователем до использования. Линия ослабления может соединять хрупкий закрывающий элемент с выпуском насоса. Корпус насоса может в таком случае предоставляться пользователю, соединенным с контейнером для продукта, посредством чего доступ к продукту осуществляется посредством удаления хрупкого закрывающего элемента.
Различные производственные процедуры могут использоваться для образования насоса, включая выдувное формование, термоформование, 3D печать и другие способы. Некоторые или все элементы, образующие насос, могут изготавливаться посредством литья под давлением методом впрыска. В конкретном варианте осуществления, каждый из корпуса насоса, пружины и клапанов может формоваться посредством литья под давлением методом впрыска. Все они могут быть из одного и того же материала, или каждый может быть оптимизирован независимо, используя разные материалы. Как рассмотрено выше, материал может быть оптимизирован для его пластомерных свойств и также для его пригодности для литья под давлением методом впрыска. Дополнительно, хотя в одном варианте осуществления, пружина изготовлена из одного материала, не исключено, что она может изготавливаться из множества материалов.
В случае выполнения пружины в виде одного целого, чтобы включать в себя впускной и выпускной клапаны, разработчик сталкивается с двумя противоречащими требованиями, в значительной степени зависящими от текучей среды, которая будет накачиваться:
1. Клапаны должны быть достаточными гибкими для обеспечения хорошего уплотнения;
2. Пружина должна быть достаточно жесткой, чтобы обеспечивать требуемую жесткость пружины для накачивания текучей среды.
Специалисту будет понятно, что эти факторы могут достигаться множеством различных способов. Таким образом, используя один материал, может иметь место оптимальная геометрия, где оба противоречащих требования могут быть решены с помощью одного и того же материала. В этом случае пружина может изготавливаться посредством стандартного литья под давлением методом впрыска из одного компонента. В качестве альтернативы, для увеличения жесткости пружины относительно жесткости клапана, геометрия пружины может быть изменена для изготовления более жесткой пружины. Это может быть возможным только в определенных границах, так как это также может оказывать воздействие на доступный объем насосного хода.
Если решение вышеприведенных противоречащих требований не может быть достигнуто посредством изменения геометрии, материал разных частей может изменяться, означая, что один или оба клапана может выполняться из материала, отличного от материала пружины. Таким образом, пружинно-клапанный составной элемент может быть образован не более чем из трех разных материалов. Это не исключает того, что пружина может выполняться из очень жесткого пластикового материала или даже других материалов, таких как нержавеющая сталь, тогда как клапаны могут выполняться из мягкого пластикового материала. Это может осуществляться, используя 2-ух или 3-ех компонентное формование, многокомпонентное формование или другие продвинутые технологии изготовления.
Жесткость пружины и клапанов может точно регулироваться посредством добавления определенной процентной доли более жесткого материала из такого же химического семейства к оригинальному основному пластомерному материалу. При выполнении этого, более густое мыло с большей вязкостью может применяться только посредством незначительного упрочнения материала, при этом исключая дорогостоящие и сложные изменения в геометрии пресс-формы и составных элементов.
Таким образом, очевидно, что посредством модификации содержания материала, один и тот же инструмент для литья под давлением методом впрыска для образования заданной части насоса может использоваться для образования насосов для выдачи большого множества текучих сред.
В конкретном варианте осуществления, насос может состоять только из двух составных элементов, а именно корпуса насоса и пружины. Корпус насоса и пружина таким образом могут содержать участки, которые взаимодействуют для задания одностороннего впускного клапана и одностороннего выпускного клапана. Клапанные элементы могут обеспечиваться на пружине, при этом седла клапанов обеспечиваются на корпусе насоса или наоборот. Также следует понимать, что впускной клапан может отличаться от выпускного клапана в этом отношении.
Описание изобретения также относится к насосному узлу, содержащему насос, как описан выше или в дальнейшем, вместе с парой втулок, размещенных так, чтобы взаимодействовать с возможностью скольжения друг с другом, для направления насоса во время насосного хода. Втулки могут включать неподвижную втулку, сцепленную с впуском насоса, и скользящую втулку, сцепленную с выпуском насоса. Следует понимать, что эти термины используются только для идентификации, и что фактическое движение является относительным, т.е. скользящая втулка может быть неподвижной, при этом неподвижная втулка перемещается для выполнения насосного хода.
В одном варианте осуществления, неподвижная втулка и скользящая втулка имеют совместно взаимодействующие фиксирующие поверхности, которые предотвращают их отделение и задают насосный ход. Они могут изготавливаться по отдельности из относительно более твердого материала, чем корпус насоса, например поликарбоната или тому подобного, и могут соединяться друг с другом вокруг корпуса насоса во время этапа сборки. Необратимый в этом контексте предполагает обозначать, что соединение не предполагает открываться пользователем, по меньшей мере не без повреждения втулок.
В одном варианте осуществления, неподвижная втулка содержит гнездо, имеющее проходящий в осевом направлении охватываемый участок, и впуск насоса имеет внешний диаметр, имеющий такие размеры, чтобы сцепляться в гнезде, и содержит манжетный участок, накатанный на себе для размещения охватываемого участка. Обеспечение такого гнезда и манжетного участка является предпочтительным при достижении уплотнения, которое может соединяться с выпуском или горлышком контейнера для продукта. В частности, материал манжетного участка корпуса насоса может сжиматься между относительно более твердым материалом охватываемого участка гнезда и горлышком контейнера.
Описание изобретения еще дополнительно относится к одноразовой выдающей текучую среду упаковке, содержащей насос или насосный узел, как описано выше или в дальнейшем, плотно соединенный со сжимаемым контейнером для продукта. Контейнер для продукта может содержать некоторый объем текучей среды, подлежащей выдаче, и корпус насоса может закрываться хрупким закрывающим элементом, который может открываться для использования. Текучая среда может представлять собой мыло, моющее средство, дезинфицирующее средство, увлажняющее средство или любую другую форму очищающего, стерилизующего продукта или продукта для ухода за кожей. Она может быть в виде жидкости, геля, взвеси, эмульсии и даже включать аэрозоли. Насос может выдавать текучую среду в виде струи жидкости, спрея, капель или иным образом.
Описание изобретения также относится к способу выдачи текучей среды из насоса, при этом способ содержит: прикладывание осевого усилия к корпусу насоса между впуском насоса и выпуском насоса для преодоления усилия смещения и побуждения насосной камеры сжиматься из первоначального состояния в сжатое состояние, посредством чего текучая среда, содержащаяся в насосной камере, выдается через выпуск насоса; снятие осевого усилия, позволяющее усилию смещения возвращать насосную камеру в ее первоначальное состояние, посредством чего текучая среда втягивается в насосную камеру через впуск насоса. Еще дополнительно, описание изобретения относится к пресс-форме для литья под давлением методом впрыска и имеющей форму пружины, как описано здесь.
В одном варианте осуществления способа, во время первой части обратного хода, усилие смещения главным образом обеспечивается пружиной, а в конечной части обратного хода усилие смещения главным образом обеспечивается корпусом насоса. Способ может выполняться в выдачной системе, использующей диспенсер, который оказывает воздействие на насос или насосный узел для прикладывания осевого усилия. Это осевое усилие может иметь место вследствие ручной активации или быть автоматическим.
Описание изобретения еще дополнительно относится к диспенсеру, предназначенному для воплощения раскрытого способа на одноразовой выдающей текучую среду упаковке, как раскрыто и заявлено здесь.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки и преимущества настоящего описания изобретения будут понятными со ссылкой на следующие чертежи нескольких иллюстративных вариантов осуществления, на которых:
на фигуре 1 показан перспективный вид выдачной системы, в которой может воплощаться настоящее описание изобретения как заявлено в прилагаемой формуле изобретения;
на фигуре 2 показана выдачная система фигуры 1 в открытой конфигурации;
на фигуре 3 показан одноразовый контейнер и насосный узел в соответствии с описанием изобретения на виде сбоку;
на фигурах 4A и 4B показаны частичные продольные разрезы насоса фигуры 1 во время работы;
на фигуре 5 показан насосный узел фигуры 3 на перспективном виде с разнесением деталей;
на фигуре 6 показана пружина фигуры 5 на перспективном виде;
на фигуре 7 показана пружина фигуры 6 на виде спереди;
на фигуре 8 показана пружина фигуры 6 на виде сбоку;
на фигуре 9 показана пружина фигуры 6 на виде сверху;
на фигуре 10 показана пружина фигуры 6 на виде снизу;
на фигуре 11 показан поперечный разрез через пружину фигуры 8 по линии XI-XI;
на фигуре 12 показана насосная камера фигуры 5 на виде спереди;
на фигуре 13 показан вид снизу корпуса насоса, направленный на выпуск насоса;
фигура 14 представляет собой продольный разрез корпуса насоса, взятый в направлении XIV-XIV на фигуре 13;
фигуры 15-18 представляют собой продольные разрезы через насосный узел фигуры 3 на различных этапах работы;
фигура 17A представляет собой увеличенный вид в перспективе выпуска насоса фигуры 17; и
фигура 18A представляет собой увеличенный вид в перспективе впуска насоса фигуры 18.
ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фигуре 1 показан перспективный вид выдачной системы 1, в которой может воплощаться настоящее описание изобретения как заявлено в прилагаемой формуле изобретения. Выдачная система 1 содержит многоразовый диспенсер 100 типа, используемого в ванных комнатах и тому подобном и доступного под названием TorkTM от SCA HYGIENE PRODUCTS AB. Диспенсер 100 описывается более подробно в WO2011/133085, содержание которой полностью включено в настоящее описание путем ссылки. Следует понимать, что настоящий вариант осуществления является только иллюстративным, и что настоящее изобретение также может воплощаться в других выдачных системах.
Диспенсер 100 содержит задний кожух 110 и передний кожух 112, которые сцепляются друг с другом для образования закрытого корпуса 116, который может скрепляться, используя замок 118. Корпус 116 прикрепляется к стене или другой поверхности посредством кронштейного участка 120. На нижней стороне корпуса 116 находится активирующий механизм 124, посредством которого выдачная система 1 может вручную манипулироваться для выдачи дозы очищающей текучей среды или тому подобного. Работа, как будет дополнительно описана ниже, описывается в контексте ручного активирующего механизма, но настоящее описание изобретения является применимым в равной степени к автоматическому срабатыванию, например, используя электродвигатель и датчик.
На фигуре 2 показан перспективный вид диспенсера 100 с корпусом 116 в открытой конфигурации, и с одноразовым контейнером 200 и насосным узлом 300, содержащими в нем. Контейнер 200 представляет собой 1000 мл сжимаемый контейнер типа, описанного в WO2011/133085 и также в WO2009/104992, содержания которых полностью также включены в настоящее описание путем ссылки. Контейнер 200 имеет в общем смысле цилиндрическую форму и выполнен из полиэтилена. Специалисту будет понятно, что другие объемы, формы и материалы являются в равной степени применимыми, и что контейнер 200 может приспосабливаться в соответствии с формой диспенсера 100 и в соответствии с текучей средой, подлежащей выдаче.
Насосный узел 300 имеет внешнюю конфигурацию, которая соответствует по существу описанной в WO2011/133085. Это позволяет использовать насосный узел 300 с взаимозаменяемым образом с существующими диспенсерами 100. Тем не менее, внутренняя конфигурация насосного узла 300 отличается как от насоса WO2011/133085, так и от насоса WO2009/104992, как будет дополнительно описано ниже.
На фигуре 3 показан одноразовый контейнер 200 и насосный узел 300 на виде сбоку. Как можно увидеть, контейнер 200 содержит два участка, а именно жесткий задний участок 210 и мягкий передний участок 212. Оба участка 210, 212 выполнены из одного и того же материала, но имеющего разные толщины. Когда контейнер 200 опустошается, передний участок 210 сжимается в задний участок, когда жидкость выдается насосным узлом 300. Эта конструкция исключает проблему с образованием вакуума в контейнере 200. Специалисту будет понятно, что хотя это является предпочтительной формой контейнера, другие типы резервуара также могут использоваться в контексте настоящего описания изобретения, включая, но не ограничиваясь этим, мешки, пакеты, цилиндры и тому подобное, как закрытые, так и открытые относительно атмосферы. Контейнер может быть заполнен мылом, моющим средством, дезинфицирующим средством, жидкостью для ухода за кожей, увлажняющими средствами или любой другой подходящей текучей средой и даже лекарственными средствами. В большинстве случаев, текучая среда будет содержать воду, хотя специалисту будет понятно, что другие вещества могут использоваться, где уместно, включая масла, растворители, алкоголь и тому подобное. Более того, хотя в дальнейшем ссылка делается на жидкости, диспенсер 1 также может выдавать текучие среды, такие как взвеси, суспензии или аэрозоли.
На нижней стороне контейнера 200, предусмотрено жесткое горлышко 214, предусмотренное с соединительным фланцем 216. Соединительный фланец 216 сцепляется с неподвижной втулкой 310 насосного узла 300. Насосный узел 300 также включает в себя скользящую втулку 312, которая заканчивается проходом 318. Скользящая втулка 312 имеет активирующий фланец 314, а неподвижная втулка имеет установочный фланец 316. Обе втулки 310, 312 получаются литьем под давлением методом впрыска из поликарбоната, хотя специалисту будет хорошо понятно, что могут использоваться другие относительно жесткие, формуемые материалы. При использовании, как будет описано более подробно ниже, скользящая втулка 312 является смещаемой на расстояние D относительно неподвижной втулки 310 для выполнения одного насосного действия.
На фигурах 4A и 4B показаны частичные продольные разрезы через диспенсер 100 фигуры 1, показывающие насосный узел 300 во время работы. В соответствии с фигурой 4A, установочный фланец 316 сцепляется посредством установочной канавки 130 на заднем кожухе 110. Активирующий механизм 124 поворачивается на шарнире 132 относительно переднего кожуха 112 и включает в себя сцепляющийся участок 134, который сцепляется ниже активирующего фланца 314.
На фигуре 4B показано положение насосного узла 300 как только пользователь приложил усилие P к активирующему механизму 124. Ввиду этого, активирующий механизм 124 повернулся против часовой стрелки вокруг шарнира 132, побуждая сцепляющийся участок 134 оказывать воздействие на активирующий фланец 314 с усилием F, побуждая его перемещаться вверх. До сих пор, выдачная система 1 и ее работа являются по существу такими же как у существующей системы, известной из WO2011/133085.
На фигуре 5 показан насосный узел 300 фигуры 3 на перспективном виде с разнесением деталей, показывающем неподвижную втулку 310, скользящую втулку 312, пружину 400 и корпус 500 насоса, выровненные в осевом направлении вдоль оси A. Неподвижная втулка 310 предусмотрена на ее внешней поверхности с тремя проходящими в осевом направлении направляющими элементами 340, при этом каждый из которых имеет фиксирующую поверхность 342. Скользящая втулка 312 предусмотрена с тремя проходящими в осевом направлении пазами 344, через ее внешнюю поверхность, функции которых будут описаны подробно ниже.
На фигуре 6 показан увеличенный перспективный вид пружины 400, которая получается литьем под давлением методом впрыска в виде одного целого из этилен-октенового материала, доступного от ExxonMobil Chemical Co. Пружина 400 содержит первый концевой участок 402 и второй концевой участок 404, выровненные друг с другом вдоль оси A и соединенные друг с другом множеством ромбовидных пружинных секций 406. В этом варианте осуществления, показаны пять пружинных секций 406, хотя специалисту будет понятно, что больше или меньше таких секций может иметь место в соответствии с требуемой жесткостью пружины. Каждая пружинная секция 406 содержит четыре плоских листа 408, соединенных друг с другом вдоль шарнирных линий 410, которые являются параллельными относительно друг друга и перпендикулярными относительно оси A. Листы 408 имеют закругленные края 428, и пружинные секции 406 соединены на соседних углах 412.
Первый концевой участок 402 включает в себя кольцевой элемент 414 и крестообразный поддерживающий элемент 416. Отверстие 418 образовано через кольцевой элемент 414. Крестообразный поддерживающий элемент 416 прерывается в промежутке между своих концов выполненным в виде одного целого первым клапанным элементом 420, который окружает первый концевой участок 402 в этой точке.
Второй концевой участок 404 имеет ребро 430 и имеющий форму усеченного конуса корпус 432, который сужается в направлении от первого концевого участка 402. На своей внешней поверхности имеющий форму усеченного конуса корпус 432 образован с двумя диаметрально противоположными проточными каналами 434. На его конце, он предусмотрен с выполненным в виде одного целого вторым клапанным элементом 436, конически выступающим наружу и проходящим от первого концевого участка.
Фигуры 7-10 представляют собой соответствующие виды спереди, сбоку, и первый и второй виды с торца пружины 400.
Начиная с фигуры 7, кольцевой элемент 414 и крестообразный поддерживающий элемент 416 можно видеть, наряду с первым клапанным элементом 420. На этом виде, можно отметить, что первый клапанный элемент 420 представляет собой часть со сферической формой и проходит к внешнему краю 440, который незначительно шире крестообразного поддерживающего элемента 416. Также на этом виде, можно четко видеть ромбовидную форму пружинных секций 406. Пружина 400 изображена в ее ненагруженном состоянии, и углы 412 задают внутренний угол α около 115°. Специалисту будет понятно, что этот угол может регулироваться для модификации свойств пружины и может варьироваться от 60 до 160 градусов, предпочтительно от 100 до 130 градусов, и более предпочтительно от 90 до 120 градусов. Также является видимым имеющий форму усеченного конуса корпус 432 второго концевого участка 404 с ребром 430, проточными каналами 434 и вторым клапанным элементом 436.
На фигуре 8 показана пружина 400 на виде сбоку, если смотреть в плоскости ромбовидной формы пружинных секций 406. На этом виде, можно увидеть шарнирные линии 410, также можно увидеть закругленные края 428. Следует отметить, что шарнирные линии 410 на углах 412, где соединяются соседние пружинные секции 406, существенно длиннее шарнирных линий 410', где соединяются соседние плоские листы 408.
Фигура 9 представляет собой вид на первый концевой участок 402, показывающий кольцевой элемент 414 с крестообразным поддерживающим элементом 416, если смотреть через отверстие 418. На фигуре 10 показана пружина 400, если смотреть с противоположного конца относительно фигуры 9, со вторым клапанным элементом 436 в центре и имеющим форму усеченного конуса корпусом 432 второго концевого участка 404 за ним, с прерыванием проточными каналами 434. За вторым концевым участком 404, можно увидеть закругленные края 428 соседней пружинной секции 406, которые на этом виде задают по существу круглую форму. В показанном варианте осуществления, кольцевой элемент 414 представляет собой самый широкий участок пружины 400.
Фигура 11 представляет собой поперечный разрез по линии XI-XI на фигуре 8, показывающий изменение толщины на плоских листах 408 на шарнирной линии 410'. Как можно увидеть, каждый лист 408 имеет наибольшую толщину на его средней линии в месте Y-Y и уменьшается к закругленным краям 428, которые тоньше. Эта сужающаяся форма концентрирует прочность материала пружины к средней линии и концентрирует усилие вокруг оси A.
На фигуре 12 показан более подробно корпус 500 насоса фигуры 5 на виде спереди. В этом варианте осуществления, корпус 500 насоса также выполнен из того же пластомерного материала, что и пружина 400. Это является предпочтительным как в контексте изготовления, так и утилизации, хотя специалисту будет понятно, что разные материалы могут использоваться для соответствующих частей. Корпус 500 насоса содержит насосную камеру 510, которая проходит от впуска 502 насоса к выпуску 504 насоса. Выпуск 504 насоса имеет меньший диаметр, чем насосная камера 510 и заканчивается соплом 512, которое первоначально закрыто отвинчивающимся закрывающим элементом 514. Позади сопла 512 находится кольцевой выступ 516. Впуск 502 насоса содержит манжетный участок 518, который накатан на себе и заканчивается утолщенной каймой 520.
На фигуре 13 показан вид с торца корпуса 500 насоса, направленный на выпуск 504 насоса. Корпус 500 насоса является ротационно-симметричным, за исключением отвинчивающегося закрывающего элемента 514, который является прямоугольным. Можно увидеть изменение диаметра между выпуском 504 насоса, насосной камерой 510 и утолщенной каймой 520.
Фигура 14 представляет собой продольный разрез корпуса 500 насоса, взятый в направлении XIV-XIV на фигуре 13. Насосная камера 510 содержит гибкую стенку 530, имеющую толстостенную секцию 532, расположенную рядом с впуском 502 насоса, и тонкостенную секцию 534, расположенную рядом с выпуском 504 насоса. Тонкостенная секция 534 и толстостенная секция 532 соединяются в переходной области 536. Тонкостенная секция 534 уменьшается в толщине от переходной области 536 с уменьшением толщины стенки к выпуску 504 насоса. Толстостенная секция 532 уменьшается в толщине от переходной области 536 с увеличением толщины стенки к впуску 502 насоса. Толстостенная секция 532 также включает в себя седло 538 впускного клапана, на котором внутренний диаметр насосной камеры 510 уменьшается, когда она переходит во впуск 502 насоса. Дополнительно к изменениям толщины стенки насосной камеры 510, также предусмотрена кольцевая канавка 540 в корпусе 500 насоса на впуске 502 насоса и уплотнительные выступы 542 на внешней поверхности манжетного участка 518.
Фигура 15 представляет собой поперечный через насосный узел 300 фигуры 3, показывающий пружину 400, корпус 500 насоса и втулки 310, 312, соединенные друг с другом в положении до использования. Неподвижная втулка 310 включает в себя гнездо 330, открывающееся к ее верхней стороне. Гнездо 330 имеет проходящий вверх охватываемый участок 332, имеющий такие размеры, чтобы сцепляться в манжетном участке 518 корпуса 500 насоса. Гнездо 330 также включает в себя направленные внутрь кулачки 334 на его внутренней поверхности с такими размерами, чтобы сцепляться с соединительным фланцем 216 на жестком горлышке 214 контейнера 200 в соединении с защелкиванием. Сцепление этих трех участков приводит к не проницаемому для текучей среды уплотнению, благодаря гибкому характеру материала корпуса 500 насоса, захватываемого между относительно более жестким материалом соединительного фланца 216 и неподвижной втулки 310. Дополнительно, уплотнительные выступы 542 на внешней поверхности манжетного участка 518 сцепляются в жестком горлышке 214 по типу стопора. В показанном варианте осуществления, это соединение представляет собой постоянное соединение, но следует понимать, что другие, например разъемные соединения, могут обеспечиваться между насосным узлом 300 и контейнером 200.
На фигуре 15 также показано сцепление между пружиной 400 и корпусом 500 насоса. Впускной участок 402 пружины 400 имеет такие размеры, чтобы размещаться во впуске 502 насоса, с кольцевым элементом 414, сцепленным в канавке 540, и крестообразным поддерживающим элементом 416, сцепляющимся на внутренней поверхности впуска 502 насоса и рядом с насосной камерой 510. Первый клапанный элемент 420 опирается на седло 538 впускного клапана с незначительной предварительной нагрузкой, достаточной для поддержания непроницаемого для текучей среды уплотнения при отсутствии какого-либо внешнего давления.
На другом конце корпуса 500 насоса, выпускной участок 404 сцепляется в выпуске 504 насоса. Ребро 430 имеет больший диаметр, чем выпуск 504 насоса и служит для позиционирования имеющего форму усеченного конуса корпуса 432 и второго клапанного элемента 436 в выпуске 504 насоса. Внешняя часть выпуска 504 насоса также сцепляется в проходе 318 скользящей втулки 312, при этом сопло 512 незначительно выступает. Кольцевой выступ 516 имеет такие размеры, чтобы быть незначительно больше прохода 318 и поддерживает выпуск 504 насоса в правильном положении в проходе 318. Второй клапанный элемент 436 имеет внешний диаметр, который незначительно больше внутреннего диаметра выпуска 504 насоса, посредством чего также прикладывается незначительная предварительная нагрузка, достаточная для поддержания непроницаемого для текучей среды уплотнения при отсутствии какого-либо внешнего давления.
На фигуре 15 также показано как втулки 310, 312 сцепляются друг с другом во время работы. Скользящая втулка 312 незначительно больше по диаметру, чем неподвижная втулка 310, и окружает ее. Три осевых направляющих элемента 340 на внешней поверхности неподвижной втулки 310 сцепляются в соответствующих пазах 344 в скользящей втулке. В положении, показанном на фигуре 15, пружина 400 находится в ее первоначальном состоянии, будучи подвергнутой незначительному предварительному сжатию, и фиксирующие поверхности 342 сцепляются на активирующем фланце 314.
В положении, показанном на фигуре 15, контейнер 200 и насосный узел 300 постоянно соединены друг с другом и поставляются и утилизируются в виде единого одноразового узла. Защелкивающееся соединение между гнездом 330 и соединительным фланцем 216 на контейнере 200 предотвращает отделение неподвижной втулки 310 от контейнера 200. Фиксирующие поверхности 342 предотвращают смещение скользящей втулки 312 из ее положения вокруг неподвижной втулки 310, и корпус 500 насоса и пружина 400 удерживаются во втулках 310, 312.
На фигуре 16 показан аналогичный вид фигуре 15, с удаленным отвинчивающимся закрывающим элементом 514. Насосный узел 300 теперь готов к использованию и может устанавливаться в диспенсер 100, как показан на фигуре 2. С целью дальнейшего описания, насосная камера 510 заполнена текучей средой, подлежащей выдаче, хотя следует понимать, что при первом открывании отвинчивающегося закрывающего элемента 514 насосная камера 510 может быть заполнена воздухом. В этом состоянии, второй клапанный элемент 436 уплотняется на внутреннем диаметре выпуска 504 насоса, предотвращая выход какой-либо текучей среды через сопло 512.
На фигуре 17 показан насосный узел 300 фигуры 16, когда начинается активация хода выдачи, в соответствии с действием, описанным относительно фигур 4A и 4B. Как описано ранее относительно этих фигур, сцепление активирующего механизма 124 пользователем побуждает сцепляющийся участок 134 оказывать воздействие на активирующий фланец 314, прикладывая усилие F. На этом виде, контейнер 200 был опущен для ясности.
Усилие F побуждает активирующий фланец 314 смещаться из сцепления с фиксирующими поверхностями 342, а скользящую втулку 312 перемещаться вверх относительно неподвижной втулки 310. Это усилие также передается проходом 318 и кольцевым выступом 516 на выпуск 504 насоса, побуждая его перемещаться вверх вместе со скользящей втулкой 312. Другой конец корпуса 400 насоса предохраняется от перемещения вверх посредством сцепления впуска 502 насоса с гнездом 330 неподвижной втулки 310.
Перемещение скользящей втулки 312 относительно неподвижной втулки 310 вызывает прикладывание осевого усилия к корпусу 400 насоса. Это усилие передается через гибкую стенку 530 насосной камеры 510, которая первоначально начинает сжиматься в ее самой слабой точке, а именно тонкостенной секции 534, расположенной рядом с выпуском 504 насоса. По мере сжатия насосной камеры 510, ее объем уменьшается, и текучая среда выпускается через сопло 512. Обратное протекание текучей среды через впуск 502 насоса предотвращается первым клапанным элементом 420, который прижимается к седлу 538 впускного клапана посредством дополнительного давления текучей среды в насосной камере 510.
Дополнительно, усилие передается через пружину 400 посредством сцепления между ребром 430 и выпуском 504 насоса и кольцевым элементом 414, сцепляемым в канавке 540 на впуске 502 насоса. Это побуждает пружину 400 сжиматься, посредством чего внутренний угол α в углах 412 увеличивается.
Фигура 17A представляет собой увеличенный вид в перспективе выпуска 504 насоса фигуры 17, показывающий более подробно работу второго клапанного элемента 436. На этом виде, пружина 400 показана не в разрезе. Как можно увидеть, тонкостенная секция 534 сжалась с частичным выворачиванием на себе рядом с кольцевым выступом 516. Ниже кольцевого выступа 516, выпуск 504 насоса имеет относительно более толстую стенку и поддерживается в проходе 318, сохраняя свою форму и предотвращая искажение или сжатие. Как также можно увидеть на этом виде, ребро 430 прерывается на проточном канале 434, который проходит вдоль внешней поверхности имеющего форму усеченного конуса корпуса 432 до второго клапанного элемента 436. Этот проточный канал 434 обеспечивает возможность прохода текучей среды из насосной камеры 510, чтобы взаимодействовать со вторым клапанным элементом 436 и прикладывать давление к нему. Давление побуждает материал второго клапанного элемента 436 отгибаться из сцепления с внутренней стенкой выпуска 504 насоса, посредством чего текучая среда может проходить через второй клапанный элемент 436 и доходить до сопла 512. Точный образ, которым второй клапанный элемент 436 сжимается, будет зависеть от степени и скорости прикладывания усилия F и других факторов, например характера текучей среды, предварительной нагрузки на второй клапанный элемент 436 и его материала и размеров. Они могут быть оптимизированы как требуется.
На фигуре 18 показан насосный узел 300 фигуры 17 в полностью сжатом состоянии при завершении хода активации. Скользящая втулка 312 переместилась вверх на расстояние D относительно первоначального положения фигуры 16, и активирующий фланец 314 вошел в прилегание с установочным фланцем 316. В этом положении, насосная камера 510 сжалась до ее максимальной степени, посредством чего тонкостенная секция 534 полностью вывернулась. Пружина 400 также сжалась до ее максимальной степени со всеми ромбовидными пружинными секциями 406 полностью сжатыми до по существу плоской конфигурации, в которой листы 408 лежат рядом друг с другом и, в действительности, все листы 408 являются почти параллельными относительно друг друга. Следует отметить, что хотя ссылка дается на полностью сдавленное и сжатое состояния, это необязательно может иметь место, и работа насосного узла 300 может происходить только на части всего диапазона перемещения соответствующих составных элементов.
В результате сжатия пружинных секций 406, внутренний угол α в углах 412 приближается к 180°, и общий диаметр пружины 400 в этот момент увеличивается. Как показано на фигуре 18, пружина 400, которая была первоначально незначительно удалена от гибкой стенки 530, входит в контакт с насосной камерой. По меньшей мере в области тонкостенной секции 534, пружинные секции 406 прикладывают усилие к гибкой стенке 530, побуждая ее растягиваться.
Как только насос достиг положения фигуры 18, дальнейшее сжатие пружины 400 не происходит, и текучая среда прекращает протекать через сопло 512. Второй клапанный элемент 436 снова закрывается в уплотнительное сцепление с выпуском 504 насоса. В показанном варианте осуществления, ход, заданный расстоянием D, составляет приблизительно 14 мм, и объем выдаваемой текучей среды составляет около 1,1 мл. Следует понимать, что эти расстояния и объемы могут регулироваться в соответствии с требованиями.
После того как пользователь отпускает активирующий механизм 124 или усилие F снимается иным образом, сжатая пружина 400 будет прикладывать равнодействующее восстанавливающее усилие к корпусу 500 насоса. Пружина, показанная в настоящем варианте осуществления, прикладывает осевое усилие около 20 Н в ее полностью сжатом состоянии. Это усилие действует между кольцевым элементом 414 и ребром 430 и прикладывает восстанавливающее усилие между впуском 502 насоса и выпуском 504 насоса, чтобы побуждать насосную камеру 510 возвращаться в свое оригинальное состояние. Корпус 500 насоса посредством его сцепления с втулками 310, 312 также побуждает эти элементы возвращаться в их первоначальное положение, как показано на фигуре 16.
По мере растягивания пружины 400, насосная камера 510 также увеличивается в объеме, приводя к пониженному давлению в текучей среде, содержащейся в насосной камере 510. Второй клапанный элемент 436 закрывается, и какое-либо пониженное давление побуждает второй клапанный элемент 436 сцепляться более плотно на внутренней поверхности выпуска 504 насоса.
На фигуре 18A показан перспективный увеличенный вид части впуска 502 насоса фигуры 18. На впуске 502 насоса, первый клапанный элемент 420 может отгибаться от седла 538 впускного клапана вследствие более низкого давления в насосной камере 510, по сравнению с давлением в контейнере 200. Это побуждает текучую среду протекать в насосную камеру 510 через жесткое горлышко 214 контейнера 200 и отверстие 418, образованное через кольцевой элемент 414, и по крестообразному поддерживающему элементу 418.
Как понятно специалисту, пружина может обеспечивать главное восстанавливающее усилие во время обратного хода. Однако, по мере удлинения пружины 400, ее усилие может также частично увеличиваться посредством радиального давления, действующего на нее от гибкой стенки 530 насосной камеры 510. Насосная камера 510 также может прикладывать свое собственное восстанавливающее усилие к скользящей втулке 312 вследствие выворачивания тонкостенной секции 534, которая стремится вернуться в свою оригинальную форму. Ни восстанавливающее усилие пружины 400, ни восстанавливающее усилие насосной камеры 510 не является линейным, но оба могут применяться вместе для обеспечения желательной характеристики пружины. В частности, насосная камера 510 может прикладывать относительно большое восстанавливающее усилие в месте, обозначенном на фигуре 17, в котором гибкая стенка 530 только начинает выворачиваться. Пружина 400 может прикладывать ее максимальное восстанавливающее усилие, когда она полностью сжата в положении, соответствующем фигуре 18.
Пружина 400 фигур 6-11 и корпус 500 насоса фигур 12-14 имеют размеры для накачивания объема около 1-2 мл, например около 1,1 мл. В насосе, имеющем размеры для 1,1 мл, плоские листы 408 имеют длину около 7 мм, измеряемую как расстояние между шарнирными линиями 410, вокруг которых они сгибаются. Они имеют толщину на их средних линиях около 1 мм. Общая длина пружины составляет около 58 мм. Корпус 500 насоса имеет общую длину около 70 мм, с насосной камерой 510, составляющей около 40 мм и имеющей внутренний диаметр около 15 мм и минимальной толщиной стенки около 0,5 мм. Специалисту будет понятно, что эти размеры являются иллюстративными.
Насос/пружина может обеспечивать максимальное сопротивление от 1 Н до 50 Н, более конкретно от 20 Н до 25 Н при сжатии. Более того, усилие смещения насоса/пружины при обратном ходе для опустошенного насоса может составлять от 1 Н до 50 Н, предпочтительно от 1 Н до 30 Н, более предпочтительно от 5 Н до 20 Н, наиболее предпочтительно от 10 Н до 15 Н. В общем, усилия сжатия и смещения могут зависеть от и быть пропорциональными предполагаемому объему насоса. Величины, приведенные выше, могут быть подходящими для хода насоса в 1 мл.
Таким образом, настоящее описание изобретения было описано путем ссылки на варианты осуществления, рассмотренные выше. Следует понимать, что эти варианты осуществления допускают различные модификации и альтернативные формы, общеизвестные специалистам в данной области, не выходя за идею и объем изобретения, как определены прилагаемой формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к насосам типа, используемого для выдачи текучих сред, и более конкретно к насосу для выдачи очищающего стерилизующего продукта или продукта для ухода за кожей, например продуктов, таких как мыла, гели, дезинфицирующие средства, увлажняющие средства и тому подобное. Насос для выдачи текучих продуктов из контейнера для продукта содержит единый корпус насоса, задающий ось A и содержащий насосную камеру, впуск насоса и выпуск насоса. Насосная камера является сжимаемой во время направленного в осевом направлении насосного хода из первоначального состояния в сжатое состояние и смещаемой для возврата в ее первоначальное состояние во время обратного хода. Насос также содержит впускной клапан для обеспечения возможности одностороннего прохода текучей среды через впуск насоса и в насосную камеру и выпускной клапан для обеспечения возможности одностороннего прохода текучей среды из насосной камеры через выпуск насоса. Кроме того, насос содержит сжимаемую в осевом направлении пружину, расположенную внутри насосной камеры и выполненную с возможностью, по меньшей мере, частичного поддерживания корпуса насоса во время ее сжатия. Пружина содержит первый концевой участок, который сцепляется во впуске насоса, второй концевой участок, который сцепляется в выпуске насоса, и корпус пружины между ними. Корпус пружины содержит множество выровненных в осевом направлении секций листовой пружины. Каждая из секций может сжиматься в осевом направлении из первоначального открытого состояния в сжатое состояние и смещается для последующего расширения в ее открытое состояние. Посредством этого осевое сжатие пружины создает восстанавливающее усилие, по меньшей мере, частично смещающее насосную камеру в ее первоначальное состояние. Насосный узел содержит насос и пару втулок, выполненных с возможностью взаимодействия со скольжением для направления насоса во время насосного хода, включающую неподвижную втулку, сцепленную с впуском насоса, и скользящую втулку, сцепленную с выпуском насоса. Одноразовая выдающая текучую среду упаковка содержит насос или насосный узел, плотно соединена со сжимаемым контейнером для продукта. Способ выдачи текучей среды из насоса или насосного узла содержит прикладывание осевого усилия к корпусу насоса между впуском насоса и выпуском насоса для преодоления усилия смещения и побуждения насосной камеры сжиматься во время насосного хода из первоначального состояния в сжатое состояние. Посредством этого текучая среда, содержащаяся в насосной камере, выдается через выпуск насоса. Затем осуществляется снятие осевого усилия, позволяющее усилию смещения возвращать насосную камеру в ее первоначальное состояние во время обратного хода. Посредством этого текучая среда втягивается в насосную камеру через впуск насоса. Диспенсер выполнен для воплощения способа на одноразовой выдающей текучую среду упаковке. 5 н. и 22 з.п. ф-лы, 21 ил.
