CN106102930A - 具有预压缩出口阀的液体分配设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体分配设备，该液体分配设备包括：活塞室；活塞，其在活塞室内是可移动的以对待分配的液体进行加压；喷嘴，其具有界定的吞吐量，以用于分配液体；出口阀，其具有界定的最小打开压力，布置在活塞室和喷嘴之间；以及起动阀，其用于起动设备。起动阀可以是机械地可操作的并且可以布置在活塞上或活塞中。液体分配设备还可包括操作构件，该操作构件可从活塞室的端壁突出并且该操作构件被布置成当可移动的活塞接近其冲程的结束或处于其冲程的结束处时将起动阀从关闭位置移动到打开位置。出口阀可以构造成最小化其打开压力和其关闭压力之间的差。出口阀可包括圆顶并且该圆顶可以具有在径向方向上变化的刚度。

Description

具有预压缩出口阀的液体分配设备

技术领域

本发明涉及分配技术，并且特别地涉及各种类型的改进的喷射器或泡沫分配器，其中输出压力可以被精确地控制并且因而微滴尺寸可以被精确地控制，其中喷射器可以有效地被起动以从泵送系统移除空气，并且其中出口阀以最小的滞后作用最佳地执行。

特别地，本发明涉及液体分配设备，该液体分配设备包括：活塞室；活塞，其在活塞室内是可移动的，以对待分配的液体进行加压；喷嘴，其具有界定的吞吐量(throughput)，用于分配液体；出口阀，其具有界定的最小开启压力，布置在活塞室和喷嘴之间；以及起动阀，其用于起动设备。这样的液体分配设备在申请人的较早的申请PCT/US2013/068825中公开，该申请后来公布为WO 2014/074654 Al。

发明背景

诸如喷射瓶的液体分配设备是众所周知的。一些提供预压缩以便确保拉动触发器时强烈的喷射并且防止泄露。喷射器和泡沫发生器可以容易地制造和填充，并且经常用于分配例如所有类型的清洁剂。然而，在许多情况下，优选的是不必连续地泵送分配设备来推出分配液体。而是，在使用者拉动触发器或以其它方式致动喷头以后，能够使喷雾剂或泡沫大体上连续将会是更为方便的。例如，如果通过致动喷头，可以获得每分钟一定的合理数量的次数的连续喷射，那么许多使用者将会发现那样是最佳的。

提供连续喷射的一组分配设备是气雾剂分配器，该气雾剂分配器诸如用于烹饪喷雾剂(例如，)、杀虫剂(例如，)、润滑剂(例如，)和许多其它用途。气喷器在压力下容纳液体或其它分配物(dispensate)，使得当使用者(例如，通过按下按钮)激活设备时，加压的内容物被允许逸出。然而，气喷器存在显著的环境危害以及包装缺陷，这是由于在气喷器中使用气喷器推进剂的必要性以及对其进行加压的另外的必要性引起的。这需要在压力下填充这样的设备、使用足够坚硬以承受压力的包装、以及采取步骤以确保推进剂在罐或容器的寿命期中保持一致的压力。这样的条件通常需要使用非环保型材料和配料。

另外，常规的气喷器不连续地喷射，除非使用者将其手指保持在按钮上。由于人们通常使用他们的惯用手的食指来推动气雾剂罐，因此该要求阻碍了他们利用那只手对喷雾剂和/或喷雾剂指向的表面/物体进行任何处理的能力，使清洁是困难的等。因而，使用者被迫将例如清洁剂喷射在表面上，然后停止喷射，然后擦拭或擦洗等。

最近，地板清洁产品已出现来取代拖把。当使用者沿着地板或表面推动设备时，许多地板清洁产品试图从一个或多个喷嘴喷射清洁流体或地板保养产品。这些设备中的一些利用由电源线或电池运行的马达驱动泵。然而，这样的设备通常是不稳健的，并且不持久。或者例如，在电池为地板清洁器供电的情况中，任何严重的电流消耗都需要大型电池并且需要大型电池的频繁变换，这不但是环境不友好、笨重的而且是昂贵的。

最后，尽管常规预压缩喷射器控制最小输出压力，但是其不以任何方式控制最大输出压力。常规喷射器在低压下启动分配。在一个触发器冲程期间，压力上升到峰值压力。液体被迫通过孔口，但仅液体的一部分可以通过喷嘴，所以压力将在喷射器内积聚。朝向冲程的结束，液体压力下降至零。在冲程的开始和结束处的低压力因而在常规喷射器压力时间曲线的右侧和左侧处产生较大的、不一致的微滴。

当液体压力处于预定压力时，预压缩喷射器启动喷射。该预定压力被称为是出口阀的“开启压力”。如所指出的，在一个触发器冲程期间，压力升到峰值压力。当压力下降至预定压力(出口阀的关闭压力)时，分配立即停止。因为压力较高，因此在预压缩喷射器中在分配冲程的开始和结束处的微滴尺寸是较小的。因为相同量的液体在更短的时间内被分配，所以产生甚至更小的微滴的峰值压力也比常规喷射器的峰值压力高。因此，积聚了更大的压力。因而，相对于常规喷射器，横跨压力时间曲线的压力差依然存在且甚至更大。其仅转变到较高的压力范围。因而，标准预压缩喷射器的困难包括，例如，(1)微滴尺寸散布较宽，和(2)微滴尺寸太小。

另外，在其中使用者想要喷射在他或她停止触发时立即终止的“直接作用”类型的喷射器中，期望的是，预压缩出口阀具有二元动作(binary action)，即其立即有效地关闭。为了实现这点，出口阀的打开压力和关闭压力之间的压力差是最佳地小的。然而，通常，情况并非如此。

为了控制微滴的出口压力，并且还为了允许触发器冲程之间的连续喷射(因而仿效气雾剂喷射器的操作功能)，缓冲器可以与预压缩阀组合使用。这导致精确的出口压力带，并且使压力-时间曲线的上半部分移动到下冲程之间的时间间隔，如在上面引用的WO2014/074654 Al中详细描述的。然而，当实施这样的组合时，设定最小输出压力的预压缩阀可能需要显著的打开压力。为了通过出口阀疏散泵中的空气需要对其进行充分的压缩以达到出口阀的打开压力，这使得起动成为问题。如果具有许多内部通道，诸如围绕内部的嵌入的缓冲器提供液体通路的那些通道以及不可压缩的其它通道，那么不需要通过打开预压缩阀经由正常喷射出口通道排放出滞留空气的起动系统是期望的。

发明概述

根据本发明的一个方面，提供了上述类型的液体分配设备，其中起动阀是机械地可操作的并且布置在活塞上或活塞中。即使泵中的空气不可被加压到出口阀的开启压力，起动阀的机械操作也允许泵有效地起动，同时起动阀在活塞上或活塞中的布置允许容易地将空气从活塞室排出。

在一个实施方案中，液体分配设备还包括在活塞室中的操作构件，该操作构件被布置成当可移动活塞接近其冲程结束或处于其冲程结束处时将起动阀从关闭位置移动到打开位置。以这种方式，当空气被充分加压时，起动阀仅在冲程的结束处打开。

当操作构件从活塞室的端壁突出时，该操作可以以结构上简单的方式实现。

为了允许空气从活塞室迅速地且有效地排出，液体分配设备可包括多个操作构件。

结构上简单的起动阀的实施方案包括密封部分和致动部分，该密封部分封闭活塞中的孔口，致动部分连接到密封部分并且布置成与操作构件配合。通过经由活塞中的孔口分配空气获得了相对短的流动通路。

当致动部分被操作构件接合时，密封部分可以是与致动部分一起可变形的。可变形的起动阀比铰接的或以其它方式可移动的阀制造更容易且操作更简单。

为了允许在起动期间大体上全部的空气从设备清除，活塞室的端壁和/或活塞可包括通往起动阀的空气流动通路。

在本发明的液体分配设备的一个实施方案中，起动阀可布置成当活塞室中的压力超过预定值时朝着打开位置偏置。以这种方式，起动阀还可以用作过压释放阀，当活塞室内的压力达到非常高的值时过压释放阀将打开。

当密封部分远离活塞室的端壁定向时，这可以以结构上简单的方式实现。

在发明的液体分配设备的另一个实施方案中，起动阀布置成通过活塞室中的压力朝着关闭位置偏置。以这种方式，可以防止在设备的正常运行期间液体通过起动阀泄漏。

这种泄漏预防可以通过使密封部分朝着活塞室的端壁定向来实现。

为了获得均匀的压力分布并因而获得一致的排放模式，活塞室可以是圆柱形的，活塞可以具有圆形周边，并且起动阀可以是环形的，其中起动阀的密封部分可以由其外周边缘部分形成。

在这样的液体分配设备中，于是致动部分可以包括与密封部分同心并且具有比密封部分小的直径的环形边沿。

在该布置中，当起动阀也用作过压阀时，密封部分和致动部分可以具有大体上平行的定向。

可替代地，在起动阀被布置成当设备正常运行时防止加压的液体泄漏的情况中，密封部分和致动部分可具有大体上相反的定向。

为了在起动期间允许空气从活塞室迅速地且容易地排出，液体分配设备还可以包括在活塞室的侧壁中的回流开口，而活塞可包括第一周边密封部和第二周边密封部，第一周边密封部用于密封活塞室的在活塞和活塞室端壁之间的部分，第二周边密封部与第一周边密封部间隔开，使得当活塞处于其冲程的结束处或接近冲程结束时，回流开口位于第一周边密封部和第二周边密封部之间。以这种方式，第一密封部和第二密封部之间的空间可用作收集和排放待从设备清除的空气。

当容器不是类型的容器而是常规容器时，液体分配设备还可以包括在活塞室的侧壁中的通风开口，并且当活塞处于其冲程的结束处或接近其冲程的结束时，第一周边密封部和第二周边密封部可位于通风开口和活塞室端壁之间。以这种方式，容器可以通风以防形成(局部)真空，并且当密封部已经被通风开口通过时，通风开口可以在冲程的结束处打开。

根据本发明的另一个方面，可以提供液体分配设备，其中出口阀可以构造成最小化其打开压力和其关闭压力之间的差。以这种方式滞后作用被最小化。

为此，出口阀可包括圆顶并且该圆顶可以具有在径向方向上变化的刚度。

在该液体分配设备的一个实施方案中，圆顶阀可具有包围其中心的内部柔性部分和外部刚性部分。这种特定的刚度分布被认为提供有利的阀特性。

当圆顶阀在内部柔性部分中是最薄的、具有半径R₁，并且随着半径增加至超过R₁时该圆顶阀变得更厚时，这种刚度分布可以通过简单的方式获得。

为了允许液体分配设备模仿气雾剂分配器的特性，液体分配设备还可以包括布置在活塞室和出口阀之间的缓冲器。

当设备还包括用于待分配液体的容器，容器通过入口阀与活塞室流体连通时，获得了完整的随时可用的液体分配设备。在该实施方案中，各种功能性元件可以布置在分配头上或集成到分配头中，该分配头可安装在容器上。在一个变型中，功能性元件中的一个或多个可以布置在容器上或集成在容器中，因而提供所谓的“锁定”特征，该特征防止申请人的分配头被改装到来自竞争者的容器。

附图简述

参照所附的附图，借助于许多示例性实施方案阐述本发明，在附图中，相似的元件通过增加“100”的参考标号标识。在这些附图中：

图1示出了各种类型的喷射器的分配特性，示出了随时间变化的压力，

图2示出了用于分配器特性的类似曲线，包括压力的优选范围，

图3是代表根据本发明的实施方案的液体分配设备的液压系统图，

图4是图3的液体分配设备的物理实施方案的透视图，其中没有贮存器或容器，

图5是在图4中的箭头V-V的方向上的纵向截面图，

图6是图5的设备的下部部分和具有待分配液体的容器的纵向截面，其中设备被示出处于起动前的初始状态中，

图7是与图5相对应的但示出了在泵冲程的结束处的设备的纵向截面图，其中其触发致动器被按下并且其活塞处于最下部位置中，

图8是与图6相对应的但示出了在起动期间处于其最下部部分中的活塞的视图，此时仍然有一些空气必须逸出，

图9是在图4至图8的液体分配设备中使用的起动阀的透视图，

图10是示出了起动期间起动阀的变形的放大比例的详细视图，

图11是活塞室的底部和入口阀的放大比例的横截面透视详细视图，

图12是承载起动阀的可替代的实施方案的活塞和具有可替代的操作构件的活塞室的横截面详细视图，

图13是对应于图6和图8的横截面详细视图，示出了与在分配期间必须通风的常规的单壁容器组合的设备，

图14示出了沿图15的线XIV-XIV截取的液体分配设备的可替代的实施方案的分配头的纵向截面图，

图15是沿图14的线XV-XV截取的可替代的实施方案的纵向截面图，

图16是由图15中的圆XVI指示的部分的详细视图，其中活塞在起动之前处于升高位置，

图17是对应于图16但示出了起动期间处于其最下部位置处的活塞的视图，

图18是与图17对应并且示出了容器可以如何通风的视图，

图19是如图5和图7中所示的分配设备的顶部的详细视图，其中出口阀被关闭，

图20是与图19对应但示出了出口阀被打开且液体正在被分配的视图，

图21是处于关闭位置的图19的出口阀的可替代的实施方案的详细视图，

图22是与图21对应但示出阀处于打开位置的视图，以及

图23和图24是与图21和图22对应但示出了出口阀的又一个实施方案的视图。

发明详述

在本发明的示例性实施方案中，提出了各种新型喷射器及相关分配设备。所示的喷头可以通常与标准的瓶或贮存器一起工作且利用本申请人开发和提供的“袋内袋”或“容器内容器”技术工作。“袋内袋”技术引起内部容器围绕产品收缩，从而消除了内部容器中的顶部空间或空气气泡。因为在技术中，施加到内部袋的压力由加压介质(通常为所述内部容器和外部容器之间通风的大气压力)造成，所以不需要液体容器通风。当然，在系统中每当从内部袋分配产品时，内部袋随着产品分配而收缩到产品的剩余体积，则必须在外部容器和内部容器之间的间隙中均衡压力。均衡压力可以在无论大气压力或更高的压力下例如使用移置介质(displacing medium)(诸如，例如空气)进行。通过使内部容器和外部容器之间的某处的间隙通到环境空气，例如，通过在容器的底部上或在外部容器的任何其它方便的位置处提供通风孔，均衡压力可以容易地做到。在一些示例性实施方案中，这样的通风孔可以移动到喷头本身。

在各种类型的喷射器的输出压力和流出时间之间具有密切的关系。在常规的喷射器中，具有输出压力的分布，本质上是高斯曲线(图1A)，并且压力越高微滴尺寸越小。因而，在常规喷射器的压力曲线中，具有由不规则的点区域示出的微滴尺寸的分布。常规喷射器不具有闭式阀。当活塞被致动时喷射器立即开始分配。因而，通过使用者来缓慢地致动泵导致大的微滴或液滴，并且液体压力是低的。另一方面，快速致动活塞可以减少大微滴的量，这是因为压力然后朝着峰值压力更快地上升。因而，在常规喷射器中，性能高度依赖于操作喷射器的使用者或使用者操纵喷射器的行为。

预压缩喷射器具有带有不同的压力分布和微滴尺寸的不同的输出曲线，如由条纹区域示出的(图1B)。值得注意的是，具有从预压缩喷射器输出的较大范围的压力。预压缩喷射器具有通常关闭的阀。因而，出口阀仅在预定压力下打开。泵的入口阀和出口阀之间的排量(displacement volume)在压缩冲程期间变为零。如果排量不为零，则泵不可起动。当活塞由使用者致动时，喷射器仅在液体压力超过出口阀的开启压力时开始分配。因为泵在较高的压力下开始分配，因此缓慢致动泵将不提供液滴。与在常规喷射器的情况中相比，在预压缩喷射器中性能更少依赖于使用者的操作行为。

还不同于标准预压缩喷射器的是，具有缓冲器的预压缩喷射器的压力时间曲线。正如在非缓冲预压缩喷射器的情况中一样，缓冲预压缩喷射器具有通常关闭的阀。因此，出口阀仅在预定压力下打开。然而，还具有缓冲器。缓冲器储存液体的溢流，从而防止如在具有预压缩阀而不具有缓冲器的系统中的峰值压力。缓冲预压缩喷射器的同步的部件决定输出性能。使用者快速地或缓慢地触发对输出影响很小，这是因为压力通过缓冲被均衡。缓冲预压缩分配器的性能因而最低程度地依赖于使用者的操作行为。因为峰值压力通过缓冲溢流被终止，并且因而在预压缩喷射器压力曲线的顶部处的压力在最大值处被切掉(图1C)，所以具有窄得多的输出压力范围。通过缓冲溢流，这缩小了如由规则的点所表示的压力范围/微滴尺寸散布。并且因此对于缓冲预压缩喷射器，输出压力在预压缩阀的最小压力和最大压力之间在窄带内延伸，最大压力是在直接停止的实施方案的情况下(如下面所描述的)在连续冲程期间或一个单一的冲程期间由缓冲器产生的压力的函数。

图2示出了缓冲预压缩喷射器的元件之间的相互关系的进一步的细节。作为较大的微滴尺寸和最大分配压力的原因、作为较小的微滴尺寸的原因的出口的打开压力是可用于对压力范围/微滴尺寸散布设置限制的控制因素。图2的右侧示出了可以通过说明书或通过使用者或通过客户提供的期望的压力水平/微滴尺寸。给出期望的压力水平/微滴尺寸后，可以形成缓冲预压缩喷射器，该缓冲预压缩喷射器输出以期望的压力大小为中心且从p减Δρ和p加Δρ延伸的压力或微滴尺寸的范围。p减Δρ是出口阀的打开或开启压力p_开启，并且p加Δρ是在某一冲程速率下的最大分配压力p_最大。

图3是根据本发明的示例性实施方案的液体分配设备1的示意性液压图。在该示意图中，从图的底部开始可以看到填充有待分配的液体L的贮存器或容器3。这可以是类型的瓶中袋(bag-in-a-bottle)或瓶中容器(container-in-a-bottle)的贮存器，如上面所描述的。存在入口阀16，该入口阀16是单向阀，并且当通过活塞5在活塞室4中的运动产生负压(under-pressure)时，该入口阀16允许液体L从容器3进入活塞室4。通过入口阀16，液体L进入活塞室4，并且通过单向阀31被向上推动到缓冲室中。液体L流动经过缓冲器19，并且如果有足够的压力产生，则推开出口阀7，这允许液体穿过出口通道49到达喷嘴6。还应注意的是，在入口阀16的左侧示出了下面将更加详细描述的起动阀40。

图4和图5描绘了根据本发明的示例性实施方案的示例性喷射器引擎以及其各种补充的部分。应注意的是，术语“喷射器引擎”和“分配头”可以贯穿该描述可互换地使用，以界定允许液体从容器分配的功能性元件的组合。

如图4和图5中所示的液体分配设备1(该液体分配设备1是图3的液压系统图的物理实施方案)包括分配头2和填充有待分配液体L的容器3。如上所述，容器可以是类型的容器(图6、图8)或常规的单壁容器(图13)。分配头3包括活塞室4、活塞5和喷嘴6，活塞5在活塞室4内是往复可移动的，以对待分配的液体L加压，喷嘴6具有限定的吞吐量，用于分配液体L的定义的吞吐量。具有定义限定的最小打开压力P_开启的出口阀7布置在活塞室4和喷嘴6之间。活塞室4在壳体8的管状下端部处形成，该壳体8部分延伸到容器3中。壳体8还包括环形套圈9，该环形套圈9例如借助于卡合连接或螺纹连接将分配头2连接到容器3的颈部10。在壳体8的最下部端部处具有用于接纳汲取管(未示出)的管状突出部11，汲取管可用于将液体L从容器3的底部附近的位置运送到活塞室4。管状突出部11连接到形成在活塞室4的底壁13中的入口开口12。该底壁13具有包围中心凹部14的向上弯曲的轮廓，界定阀座的插入件15和入口阀16容纳在该中心凹部14中。

应注意的是，如本文所使用的术语“向上(up)”、“上部(最上部)(upper(most))”和“顶部(top)”、以及“向下(down)”、”下部(最下部)(lower(most))”和“底部(bottom)”是指液体分配设备1的说明性定向，其中分配头2被示出安装在容器3的顶部上，并且其中喷嘴布置在分配头2的与容器3相对的端部处。

从套圈9向上延伸，壳体8包括支撑框架17，该支撑框架17用作用于支撑和引导分配头2的移动部分的支柱(backbone)。这些移动部分包括在其下部端部处承载活塞5和在其上部端部处承载出口阀7和喷嘴6的滑动件18。在所图示的实施方案中，滑动件18是中空的并且容纳下面将讨论的缓冲器19。分配头2的移动部分还包括致动器20，在图示的实施方案中，致动器20是由支撑框架17枢转地支撑的触发器。

在该实施方案中，触发器20包括在滑动件18的相对的侧上延伸两个侧壁21，并且每个侧壁都具有延伸部22，延伸部22包括与滑动件18上的枢转轴(这里未示出)配合的仿形部分，并且延伸部22还承载偏置构件23。在该实施方案中，每个偏置构件23具有弯曲的挠曲弹簧的形式，该弯曲的挠曲弹簧的一个端部24附接到延伸部22，而相对的自由的端部25由从壳体8突出的挡块26约束以便弯折弹簧23和预加载弹簧23。在触发致动器20的侧壁21之间形成开口27，该开口27允许触发致动器20自由地枢转而不与喷嘴6或出口阀组件47干涉。

如上所述，滑动件18是中空的，并且在其底部处具有入口开口28且在其顶部处具有出口开口29。入口开口28与活塞5中的中心开口30连通，该中心开口30由单向阀或止回阀31关闭。出口开口29由出口阀7关闭。在图示的实施方案中，缓冲器19是填充气体的柔性袋，该柔性袋的内部压力高于出口阀7的开启压力。液体可以经由形成在滑动件18的内表面中的凹槽(这里未示出)从入口28流动到出口29。每当分配设备1中的液体压力上升到大体上高于开启压力时(这是例如由于反复致动触发器而引起比喷嘴6可以分配的液体更高的来自活塞室4的液体供给)，缓冲器19将被压缩以在袋和滑动件18的壁之间提供空间以容纳过多的液体。

壳体8的界定活塞室4的最下部部分32具有比壳体8的接纳滑动件18的中心部分33的直径小的直径。最下部部分32和中心部分33通过锥形部分34连接。活塞5具有类似的构型，其具有从滑动件18突出并且具有相对窄的直径的最下部部分35、锥形过渡部分36和最上部部分37，该最上部部分包围滑动件18并且具有在壳体8的中心部分33的直径和滑动件18的外直径之间的直径。活塞5设置有向外张开的上部边缘38和下部边缘39。这些向外张开的边缘38、39沿着壳体8的对应部分的内壁是密封地可滑动的，以便形成活塞5的上部密封部和下部密封部。

根据本发明的重要的方面，液体分配设备1包括与出口阀7间隔开的起动阀40。起动阀40布置在活塞上，在该实施方案中，布置在活塞5的面对活塞室4的底壁13的侧上。起动阀40是机械可操作的，即，其操作与存在于设备1中的空气的压力无关。在图示的实施方案中，起动阀40通过布置在活塞室4中的操作构件41是可操作的。操作构件41可以是布置在活塞室4的底壁13上的突出部。在该实施方案中，起动阀40通常偏置到关闭位置，使得起动阀40的关闭不需要来自操作构件41的作用。起动阀40当被操作构件41接合时将打开，并且接合一结束将自动关闭。

在图示的实施方案中，起动阀40是弹性可变形的，并且当其通过操作构件41变形时打开。起动阀40由具有中心部分42的环形构件形成，该中心部分42紧密地配合在活塞5的底部中的环形凹槽43中。起动阀40具有外周边缘44，该外周边缘44是相对柔性的，并且该外周边缘44抵着活塞5的外周壁48的内表面45密封。当操作构件41接合起动阀40时，该柔性密封部分44是弹性可变形的。由于其弹性，与操作构件41的接合一结束，密封部分44便返回到其初始位置。应注意的是，操作构件41不直接接合密封部分44，以便避免对该密封部分44的破坏，该破坏可能导致泄漏。而是，操作构件41接合起动阀40的致动部分46(图10)。该致动部分46由从外部密封边缘44径向向内布置的环形边沿形成。

在一个实施方案(图6至图10)中，致动部分46和密封部分44具有大体上相反的定向。尽管为了与从端壁13向上突出的操作构件41平滑地接合，致动部分46向上倾斜，而密封部分44向下倾斜、与活塞5的向外张开的下部边缘39大致平行。以这种方式，密封部分44通过活塞室5中的压力总是偏置到关闭位置。该布置防止空气和液体在任何情况下泄漏。

可替代地，密封部分44和致动部分46可以彼此大体上平行或甚至彼此在一直线上(图12)。这里致动部分46再次向上倾斜，并且密封部分44同样也向上倾斜。以这种方式，当活塞室4中的压力超过预定水平时，密封部分44可以被推动远离活塞5的内壁45。因而，起动阀40还用作过压释放阀。明显地，密封部分44的柔性应被这样选择，使起动阀40将在液体分配设备1的正常运行期间保持关闭，以防止液体通过起动阀40泄漏，该泄漏将会影响设备1的运行。仅当活塞室4内达到潜在的临界压力时，起动阀40的密封部分44将屈服并允许液体逸出。在该实施方案中，具有布置在入口开口12的相对的侧上的两个操作构件41。此外，这些操作构件具有与其它实施方案的单个操作构件41略微不同的几何结构。

起动阀40关闭形成于活塞5中的孔口50。该孔口50通向活塞5的外围侧壁48上，以便在活塞室与活塞5和壳体8之间的空间51之间形成用于空气的流动通路，该空间51以上部密封部38和下部密封部39为界。开口52形成于壳体8中并且与容器3中液体L上方的顶部空间53直接连通。

当活塞处于其冲程结束时或接近其冲程结束时，为了允许所有剩余的空气抵达活塞5中的孔口50，凹槽或凹部54、55可以形成于活塞室4的底壁13中和/或形成于界定阀座的插入件15中(图11)。通过这些凹槽54、55，空气可以朝着操作构件41流动并且从这里沿着起动阀40的变形的密封部分44流动到活塞5中的孔口50。

在起动阀的可替代的实施方案中，活塞5中的孔口50连接到由起动阀40的中心部分42和活塞壁48的内表面45界定的环形空间56。该环形空间56具有相对大的容积，并且当活塞室4中的压力超过预定值且起动阀4必须用作过压释放阀时，该环形空间56允许流体从活塞室4相对快地排出。进一步需要注意的是，在活塞室4的相对的侧上具有两个操作构件41的该实施方案中，没有必要引导空气全部穿过活塞室4的底部，使得该实施方案在插入件15和底部13中没有凹槽54、55，该凹槽54、55为其它实施方案的特征。

为了理解起动阀40如何工作，参照图5、图6，其中活塞室的向上冲程最初填充有空气。例如，这可以是制造期间进入活塞室4的空气。

为了能够操作设备1并分配液体，首先必须清除这些空气。因此，参照图7、图8，在初始向下冲程中，触发器20被拉动并且活塞5向下移动，这压缩了活塞室4中的空气A。这里应注意的是，在常规喷射器中，甚至在采用预压缩阀的一些常规喷射器中，出口阀的开启压力是大致相对低的。因此，在这样的常规喷射器中，通过仅利用空气在喷射器引擎内部产生压力来起动喷射器是相对容易的。当该空气被充分地加压以克服出口阀的不那么高的开启压力时，空气可以通过喷嘴离开喷射器。

这些常规的喷射器在其预压缩阀或出口阀上具有近似地1.5巴或更小的开启压力，并且因而用压缩空气打开阀一般不是问题。然而，如在上文引用的WO 2014/074654 Al中所描述的，为了精细地且精确地控制在其中液体微滴或泡沫颗粒离开缓冲预压缩喷射器的输出压力带，使用具有高得多的打开压力(诸如，例如从2.5巴至4巴，或甚至5巴或更过巴)的圆顶阀或出口阀是有利的。利用这样高的打开压力，排出全部空气并且进而起动喷射器是困难的—尤其是在具有许多根本不可压缩的内部通道和空间的情况下。应注意的是，不管缓冲器是否存在，该问题都存在；该问题纯粹是因为预压缩出口阀的高的开启压力导致的。

当然，通过向下按压活塞5来压缩活塞室容积是可能的。然而，压缩可能存在于缓冲预压缩喷射器或非缓冲预压缩喷射器中的各种其它内部通道和管路是不可能的。由于这个原因，为了确保尽可能多的空气可以从喷射器排出，具有单独的起动阀系统是期望的或最佳的。这接下来将被描述。

参照图7，当触发器20被拉动并且活塞5向下移动时，空气在活塞室4的底部13处被压缩，如所示的。当活塞5一直向下移动时，起动阀40的设置在活塞5的底部上的致动部分46与从活塞室4的底部13突出的操作构件41接合。这引起推动通过操作构件41从壳体8施加到在起动阀40的底部处的环形边沿46的内面上，如在图8和图10中被放大详细地示出的。致动部分46的该推动或位移引起形成起动阀40的密封部分44的外部边缘区域向内移动，因而允许空气围绕其侧面从活塞5中的孔口50逸出。该空气然后流动经过包围活塞5且以上部密封部38和下部密封部38为界的空间，并且最后通过壳体8中的开口52流出，返回到容器3中液体L上方的顶部空间53。

在图12中示出的可替代的实施方案中，当承载起动阀40的活塞5被一直向下推动以接合操作构件41时，这引起起动阀40的形成致动部分46和(进一步向外的)密封部分44的外部边缘部分向内(朝向其中心位置)轻微地位移。以这种方式，空气被允许围绕密封部分44逸出到活塞5的环形空间56中。从那里逸出的空气可以流动通过孔口50、包围活塞5的空间51以及壳体8中的开口52。以这种方式，空气可以返回进入到贮存器内并且形成贮存器3中的顶部空间53的一部分。

如上面所提到的，当容器3是类型的容器时，容器3的内部的通风在分配液体时是不必要的。然而，本发明的分配头或喷射器引擎2还可以与常规的单壁容器组合使用。在该情况下，每当来自容器3的液体L被分配时，相似体积的空气必须引入到容器中以防形成负压。为了该目的，通风开口66可以形成在壳体8中(图13)。为了起动功能，通风开口66应在壳体中布置成比回流开口52高，因为当活塞5处于其冲程的结束处、在活塞室4中的其最下部位置处时，必须暴露通风开口66。在活塞5的向上运动或进气冲程期间，活塞5的上部密封部38通过通风开口66，然后该通风开口66因为其被上部密封部38和下部密封部39包围而变得与大气环境隔离。在活塞5的向下冲程或加压冲程期间，一旦上部密封部38通过，通风开口66变得再次暴露，并且空气可以吸到容器3中以补偿已经排出的液体。

如上所述，出口阀7是预压缩阀。在图示的实施方案中，预压缩出口阀7是圆顶阀。该圆顶阀7包括包围实际圆顶58的套筒57。套筒57容纳在壳体8的顶部处的孔59中。圆顶阀7由与阀7具有大体上相同构型的支撑构件60支撑，并且该支撑构件60用于防止圆顶58被迫进入“颠倒的”状态，圆顶58不能从该“颠倒的”状态恢复。小空间61保持在阀7的圆顶58和支撑构件60的相似的圆顶状部分62之间。为了防止该空间61中的空气被困住且影响圆顶58的运动，提供了通风开口63。盖64卡合到支撑构件60中，以防止设备1的内部和周围大气接触。圆顶58抵着环形阀座65密封，该环形阀座65包围滑动件18的顶部处的出口开口29。出口阀7、支撑构件60和帽64构成出口阀组件47。

如上面所指示的，提供具有比常规的圆顶更二元行为(more binary behavior)的圆顶阀是期望的。这通过圆顶的更即时的打开和关闭来实现，其中在圆顶的打开压力和关闭压力上具有尽可能小的差异。如图19中所示，当圆顶出口阀7处于关闭位置时，圆顶58的底部抵着阀座65密封。因此，缓冲器中的任何液体不可穿过关闭的预压缩阀，因为液体的压力不是足够高的，即P_液体<P_开启。在较高的液体压力下，如图20中所示，出口阀7打开。超过被称为开启压力或打开压力的最小打开压力，液体可穿过在圆顶58的底部表面和阀座65之间形成的开口，如图20中由箭头所示的。

已发现，在阀座65的直径D_座、圆顶阀直径D_圆顶和滞后作用之间具有相互关系，滞后作用在该环境中是指圆顶阀的打开压力和关闭压力之间的差。明显地，圆顶阀直径D_圆顶必须等于或大于阀座直径D_座以确保适当地密封。直径上的差增加了滞后作用，因而使圆顶阀的打开压力高于关闭压力。这在许多环境中不一定是需要的，并且因此期望使直径上的差尽可能小而不影响密封。

如图19中所示，阀7的圆顶58当其安置在阀座65上时受到应力并且因此打开阀7需要施加甚至更大的张力，因为在图20的打开状态下圆顶58离其自然放置状态甚至更远。换句话说，在图19中所示的关闭状态下，出口阀7的圆顶58已经被预加应力，远离其自然放置状态，或完全弯折。这是由于阀座65的存在。

继续参照图19，可以容易地看出，在阀7的圆顶58的中心(其为整个出口阀7的最薄的部分)处具有一种中心环，该中心环几乎是平的圆形，但不并不是完全的平的圆形。可以容易地看出，当远离中心朝着圆顶阀的套筒57或竖直结构支撑件移动时，圆顶阀厚度(即薄膜厚度)变得更大。这允许仅中心的圆形部分67(实际上是球形表面的圆形部分)上下弯折以打开和关闭圆顶阀，而较厚部分68-实质上不在密封部上方的那些部分-则移动得不多，如果这些发生的话。实际上，当圆顶阀7打开时，潜在的能量和张力储存在那些较厚的部分68中，那些较厚的部分68包括圆顶阀7的最靠近竖直套筒57的外部环。

在本发明的示例性实施方案中，具有不同的方式来从中心开始改变薄膜厚度和沿着半径改变薄膜厚度。对于那些具有直接作用能力的喷射器，目标是最小化滞后作用并且实施更二元地快速地打开和关闭圆顶阀，以便一旦使用者停止喷射则防止任何类型的滴落。该滞后作用的最小化通常是材料特性。换句话说，每种不同的材料将具有对于圆顶阀7的在其打开时将弯折的部分67的最小厚度和对于不折弯的外部环68的最大厚度的最佳范围。

因而，着眼于这样的变化，图21至图24示出了圆顶阀中心67和圆顶阀边缘68的各种示例性厚度轮廓。图22和图24示出了打开时的圆顶阀7，且图21和图23示出完全安置在座65上的关闭时的圆顶阀。图21和图22示出了比图19和图20薄的圆顶，因此当其到达套筒57时变化较小，尽管其稍微变化并且确实在那里变得较厚。另一方面，图23和图24示出了与图21和图22相对的一种概念。在图23和图24中，圆顶阀7在中心67处是非常薄的，并且然后随着移动远离中心逐渐变厚。从中心到抵达阀座65的外边界附近的半径在厚度上具有显著的变化。薄膜从外部环位置到套筒57变得越来越厚，如在图23和图24中可以看出，其中在套筒57附近，薄膜非常厚。

使用这些示例性构型中的哪一个取决于其中期望开启的圆顶阀的材料的类型。厚度轮廓和直径、以及圆顶阀的直径和阀座65的直径之间的差(D_圆顶-D_座，如上文结合图19所描述的)一般是材料特有的。根据期望用于阀的材料(诸如，例如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺和POM)在本发明的各个示例性实施方案中将需要适当的厚度和直径差。如注意到的且如在图19至图24中示出的，所有这些的目标是产生具有更加二元的行为并且因此具有更加即时打开和关闭的圆顶阀，其中在打开压力和关闭压力中具有尽可能小的差。

图14至图18示出了本发明的液体分配设备101的可替代的实施方案。在该可替代的设备101中，缓冲器119不布置在滑动件中，而是相反固定到壳体108。缓冲器119布置在框架部分118中，该框架部分118在壳体108的底部处附接到壳体108。框架部分118包括用于接纳汲取管169的管状部分111，该管状部分111还界定通往活塞室104下方的入口开口112的入口通道170。入口开口112再次由入口阀116关闭。通过包括触发器120的致动机构，活塞105在活塞室104中是往复可移动的。该致动机构在申请人的较早的申请WO 2011/139383Al中被详细描述。在该实施方案中，缓冲器119不直线布置在活塞室104和出口阀107之间。因此，对于待分配的液体没有必要流动通过活塞105。而是，活塞105迫使液体通过出口通道130，该出口通道130与缓冲器119连通并且该出口通道130由止回阀131关闭。另外的出口通道171在活塞室104旁边从缓冲器119朝着出口阀107延伸。在通过出口阀107后，液体流动通过通道149到达喷嘴106。

液体分配设备101的该可替代的实施方案可以使用与第一实施方案(图16)相同类型的单独的起动阀140。这里再一次，单个操作构件141从活塞室的底部113突出以接合致动部分146并使密封部分144变形。在通过起动阀140后，空气通过活塞中的孔口150、壳体108的壁中的开口152逸出，并且流入顶部空间153中(图17)。

当设备101的可替代的实施方案与常规的单壁容器组合使用时，正如第一实施方案一样，通风开口166可以在比起动开口152高的水平面处形成在壳体的壁中(图18)。这允许环境空气在加压冲程后被吸入容器103中。

以上给出的描述以及附图意在仅以示例的方式且不意在以任何方式限制本发明，除非在下面的权利要求中进行阐述。特别应注意的是，本领域的技术人员可以轻易地组合所描述的各种示例性实施方案的各个技术方面。

Claims (23)

1.一种液体分配设备，包括：

-活塞室；

-活塞，其在所述活塞室内室是可移动的，以对待分配的液体进行加压；

-喷嘴，其具有界定的吞吐量，以用于分配所述液体；

-出口阀，其具有界定的最小打开压力，布置在所述活塞室和所述喷嘴之间；以及

-起动阀，其用于起动所述设备；

其特征在于，所述起动阀是机械地可操作的并且布置在所述活塞上或所述活塞中。

2.根据权利要求1所述的液体分配设备，还包括在所述活塞室中的操作构件，所述操作构件被布置成当所述可移动的活塞接近其冲程的结束或处于其冲程的结束处时将所述起动阀从关闭位置移动到打开位置。

3.根据权利要求2所述的液体分配设备，其中所述操作构件从所述活塞室的端壁突出。

4.根据权利要求2或3所述的液体分配设备，还包括多个操作构件。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的液体分配设备，其中所述起动阀包括密封部分和致动部分，所述密封部分封闭所述活塞中的孔口，所述致动部分连接到所述密封部分并且布置成与所述操作构件配合。

6.根据权利要求5所述的液体分配设备，其中当所述致动部分被所述操作构件接合时，所述密封部分是与所述致动部分一起可变形的。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的液体分配设备，其中所述活塞室的端壁和/或所述活塞包括通往所述起动阀的空气流动通路。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的液体分配设备，其中所述起动阀布置成当所述活塞室中的压力超过预定值时朝着打开位置偏置。

9.根据权利要求5和8所述的液体分配设备，其中所述密封部分远离所述活塞室的端壁定向。

10.根据权利要求1至7中的任一项所述的液体分配设备，其中所述起动阀布置成通过所述活塞室中的压力朝着关闭位置偏置。

11.根据权利要求5和10所述的液体分配设备，其中所述密封部分朝着所述活塞室的端壁定向。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的液体分配设备，其中所述活塞室是圆柱形的，所述活塞具有圆形周边，并且所述起动阀是环形的，所述起动阀的所述密封部分由所述起动阀的外周边缘部分形成。

13.根据权利要求12所述的液体分配设备，其中所述致动部分包括与所述密封部分同心并且具有比所述密封部分小的直径的环形边沿。

14.根据权利要求8或9和12或13所述的液体分配设备，其中所述密封部分和所述致动部分具有大体上平行的定向。

15.根据权利要求10或11和12或13所述的液体分配设备，其中所述密封部分和所述致动部分具有大体上相反的定向。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的液体分配设备，还包括在所述活塞室的侧壁中的回流开口，其中所述活塞包括第一周边密封部和第二周边密封部，所述第一周边密封部用于密封所述活塞室的在所述活塞和活塞室端壁之间的部分，所述第二周边密封部与所述第一周边密封部间隔开，使得当所述活塞处于其冲程的结束处或接近其冲程的结束时，所述回流开口位于所述第一周边密封部和所述第二周边密封部之间。

17.根据权利要求16所述的液体分配设备，还包括在所述活塞室的所述侧壁中的通风开口，其中当所述活塞处于其冲程的结束处或接近其冲程的结束时，所述第一周边密封部和所述第二周边密封部位于所述通风开口和所述活塞室端壁之间。

18.根据前述权利要求中的任一项或权利要求1的前序部分所述的液体分配设备，其中所述出口阀构造成最小化其打开压力和其关闭压力之间的差。

19.根据权利要求18所述的液体分配设备，其中所述出口阀包括圆顶，并且其中所述圆顶具有在径向方向上变化的刚度。

20.根据权利要求19所述的液体分配设备，其中所述圆顶阀具有外部刚性部分和包围其中心的内部柔性部分。

21.根据权利要求20所述的液体分配设备，其中所述圆顶阀在所述内部柔性部分中是最薄的、具有半径R₁，并且当半径增加至超过R₁时所述圆顶阀变得更厚。

22.根据前述权利要求中的任一项所述的液体分配设备，还包括布置在所述活塞室和所述出口阀之间的缓冲器。

23.根据前述权利要求中的任一项所述的液体分配设备，还包括用于待分配的液体的容器，所述容器通过入口阀与所述活塞室流体连通。