CN112218726A - 具有扳机喷雾器的可再循环的预压缩分配器 - Google Patents

Abstract

一种扳机喷雾器，其由单一等级的能够再次用作消费后树脂的聚合物制成。该设计允许直立和倒置致动。预压缩隔膜确保分配进程输送完整且均匀的流体量。

Description

具有扳机喷雾器的可再循环的预压缩分配器

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月13日提交的美国临时专利申请序列号No.62/657,296的优先权。该申请通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及一种扳机喷雾器(trigger sprayer)，更具体地，涉及一种完全由相同等级的聚合材料制成而不依赖于任何金属零件的预压缩扳机喷雾器。

背景技术

目前，一类泵式分配器可以由消费后树脂(PCR)制成，其中，消费后树脂的范围从67％到100％(就PCR再循环含量而言)。随着消费者和制造商继续支持可持续发展倡议，对这类分配器的需求预计将会增长。相应地，由单一等级的聚合材料制成、而不依赖于任何金属或玻璃成分的分配器是特别理想的，因为它们本身可以转化为PCR基础材料，而不需要从非塑料部件拆卸或分离塑料部件。

多年以来，已经有许多避免在泵中使用金属的建议。已经提出并使用了可变形的泵腔室，其通常使用单个波纹件结构和弹性体或热塑性弹性体材料。然而，这些材料价格昂贵，并且通常不可再循环，而波纹件形式的腔室几乎无效。

美国专利4,867,347描述了一种泵腔室，该泵腔室具有可弹性恢复的柔性壁，该壁可以由诸如聚丙烯的标准塑料制成。恢复力由特殊形式的柔性壁提供，该柔性壁包括具有凹入的边界至少一个刻面和弧形的表面部分，该表面部分中断该刻面以在分配进程中引起其弯曲，该弯曲产生强恢复力，倾向于将柔性壁恢复到静置状态。弧形表面部分——通常是圆筒形表面部分——向刻面轴向倾斜，并沿凹入的边界与刻面相交。在优选形式中，柔性壁具有带有多个刻面的多边棱锥的形状。虽然这种结构可以与相邻的部件整体模制而成，但所获得的恢复力不一致，并且有时不充分，使得这种设计从未在广泛的商业应用中被采用。

扳机喷雾器是这样一类分配器，其中，定向喷嘴沿已知和预期的流动路径分配流体。这种分配器通常依靠雾化来均匀地分配流体和/或由其产生薄雾。正是因为这种可预测的、喷射的分配模式，消费者通常更喜欢这种类型的分配器，用于清洁和个人护理产品。扳机喷雾器组件本身的特点在于联接到容器的封闭件，手柄或扳机型致动器位于水平喷射出口的筒的下方。该出口可以包括可旋转的喷嘴组件，以打开、关闭和/或在各种类型的喷雾模式(雾、流、宽锥形、窄锥形等)之间切换。在2017年9月12日提交的国际专利公开号WO2018/049373中描述了一种这样的扳机。

然而，在扳机分配器中，还希望采用“预压缩”布置，使得在扳机的第一次致动时(在分配器第一次使用时的初始灌注之后)，流体被有力地和完全地分配。以这种方式，预压缩加强并进一步确保分配路径将是一致并且已知的(即没有初始进程，因此，流体不能如设计和预期的那样完全喷射和/或分散)。

美国专利公开2008/0230563公开了一种预压缩型扳机喷雾器。预压缩阀用于在致动之前产生预定的压力。阀本身是弹性隔膜，而屈曲弹簧用于将致动器和活塞推动到位。

因此，需要一种由单一等级的聚合材料制成的扳机喷雾器式分配器。此外，这种具有预压缩功能的喷雾器将更加理想。最后，一种可以在标准的竖直定向上使用以及在倒置时继续分配的设计将是受欢迎的。

为了清楚以及进一步突出和对比本文公开的发明的某些方面，所有前述公开内容通过引用结合到本背景技术部分中。

发明内容

具体参考所附权利要求、附图和说明书，所有这些都公开了本发明的要素。虽然标识为具体实施例，但是应当理解，来自所描述的一个方面的要素可以与来自单独标识的方面的要素结合。同样地，普通技术人员将对常见的过程、部件和方法有必要的理解，并且本描述意在包含和公开这样的常见的方面，即使它们在本文没有被明确标识。

扳机喷雾器设计避免了金属零件，弹性体或者其他不同种类的材料的使用。包括预压缩隔膜以确保流体的均匀和一致的分配，而倒置流动旁路确保了喷雾器在直立和倒置位置两者中的操作。

在一方面，扳机喷雾器可以包括以下特征的任何组合：

·联接到弹性波纹件和预压缩隔膜的泵主体，所述泵主体还具有出口喷嘴和密封泵主体的入口的球阀；

·扳机致动器，其附接到泵主体，以允许扳机致动器以压缩弹性波纹件的方式枢轴接合；

·封闭件，其联接到泵主体，并靠近入口；

·其中，弹性波纹件和泵主体限定了分配腔室，该分配腔室具有响应于扳机致动器和弹性波纹件的枢轴接合而变化的容积；

·其中，预压缩隔膜和泵主体限定了预压缩腔室，当通过扳机致动器和弹性波纹件的枢轴接合提供的流体在预压缩腔室内产生足够的流体压力时，预压缩隔膜被移位以打开从分配腔室到出口的流动路径；

·由阀密封并包括倒置流动腔室的倒置流动路径，所述倒置流动路径提供入口和球阀的旁路；

·其中，所述预压缩隔膜包括具有台阶式接合部分的侧壁和响应于预定流体压力而移动的柔性中心板；

·其中，隔膜包括加厚的基座部分；

·其中，弹性波纹件包括围绕加厚的中心接合板定向的多个板面，所述中心接合板被扳机致动器接触，并且其中，弹性波纹件具有截头圆锥形状；

·其中，每个板面包括上翻的弧形部，以便以足够产生偏压力的角度附接到中心板，该偏压力将弹性波纹件推动成截头圆锥形状；

·其中，扳机致动器包括止动构件，该止动构件邻接泵主体，以限制扳机致动器的枢轴接合；

·其中，喷嘴出口绕分配轴线可旋转，以便打开或关闭喷嘴出口；

·其中，泵主体、扳机致动器和封闭件由相同等级的聚合材料制成；并且

·其中，聚合材料包括聚丙烯。

附图说明

通过参考结合以下示例说明进行的详细描述，可以更好地理解本发明的操作。这些附图构成了本说明书的一部分，并且附图上/中的任何信息都是字面上包含的(即实际陈述的值)和相对包含的(例如，对零件的各尺寸的比例)。以相同的方式，这些图中所示的部件的相对定位和关系，以及它们的功能、形状、尺寸和外观，都可以进一步帮助了解本发明的某些方面，如同在本文中充分地重写了一样。除非另有说明，图中的所有尺寸均以英寸为参照，图上/中的任何印刷信息都构成本书面公开的一部分。

在附图和附件(所有这些都被并入作为本公开的一部分)中：

图1A是示例性扳机喷雾器头部的立体图。

图1B是根据现有技术的扳机喷雾器的横截面侧视图。

图2A是本文公开的扳机喷雾器的一个实施例的侧平面视图，图2B是图2A的立体图。

图3是图2A的横截面立体图，但是省略了球阀和汲取管的结构，以便更好地说明封闭件的某些方面。

图4A是图2A的横截面侧视图，图4B是图4A中标注4B的放大视图。

图5是本文公开的扳机喷雾器在其竖直或直立位置操作时的横截面侧视图，同时示出了从容器吸入波纹件的流体的流动路径。

图6是本文公开的扳机喷雾器在其倒置或颠倒位置操作时的横截面侧视图，同时示出了从容器吸入波纹件的流体的流动路径。

图7是本文公开的扳机喷雾器的各部件的一系列分离的立体图。

图7A是图7中所示的分离的泵元件300的放大立体图。

具体实施方式

如本文所使用的，词语“示例”和“示例性”意指实例或示例说明。词语“示例”或“示例性”不表示关键或优选的方面或实施例。除非上下文另有说明，否则词语“或”意在是包含性的而非排它性的。例如，短语“A采用B或C”包括任何包含性的排列组合(例如，A采用B；A采用C；或A采用B和C)。另一方面，除非上下文另有说明，否则冠词“一”和“一种”通常意指“一个或更多个”。

2018年4月25日提交的美国专利公开号2018/0318861公开了由单一聚合材料制成的分配器和扳机喷雾器。其附图、背景技术和描述，以及本公开的优先权利要求内的任何较早或较晚提交的申请，通过引用结合于此。

图1A示出了示例性扳机喷雾器设计。喷头20包括水平定向的筒或通道24，在其远端部具有喷嘴出口22。扳机致动器25定位成靠近筒24并且在筒24的下方。扳机25总体上正交于筒24的定向，并且其致动是在基本水平的方向上(当容器直立时)。封闭件裙部26联接到容器中的开口(未示出)，而汲取管28延伸到容器中，并通过泵机构(未示出)将流体吸入主体29中和从分配器喷嘴22排出。值得注意的是，塑料护罩可以包围主体29，以产生更流线型的美感。总的来说，这种布置确保了当使用时，流体以已知且可预测的路径进行分配。

如本文所使用的，扳机喷雾器必须区别于分配泵，在分配泵的情况下，流体由于重力而直接向下流动。大多数分配器泵依赖被向下(即竖直地)推动的往复式致动器头。这种布置不包括扳机，而是通常要求致动器具有扁平的头部。

图1B示出了现有技术的扳机喷雾器，其将有助于突出下面本发明的某些方面的其他区别特征。这里，现有技术的扳机喷雾器10包括喷嘴12和筒14。内部流动通道13流体连接汲取管18(其延伸到容器中并从容器中吸取流体)和形成在喷嘴12中的出口。在它们之间，泵主体19由扳机15致动。泵19包括金属弹簧19a，当扳机15被压下和释放时，金属弹簧19a在通道13内产生抽吸。玻璃或金属球阀18a暂时地密封通道13，以便于分配来自容器的流体和避免来自容器的流体的不希望的污染或泄漏。裙部16包括联接到容器颈部的面向内部的螺纹。

相比之下，图2A-图7示出了本发明的扳机喷雾器200的各个方面。喷雾器200包括扳机致动器250、喷嘴出口220、分配器筒头部240、分配器主体290和封闭件裙部260。一般来说，这些部件在外部都是可见的，并且具有许多与上面描述相同的功能和目的。最重要的是，就其扳机致动而言，喷雾器200独立于往复式泵和其他分配器且与它们不同，因为喷雾器200沿着特定的定向路径分配流体，并且优选地，以一种或更多种特定的预期构型(细雾、液流等)分配流体。

主体290沿其外部由外壳或护罩291限定。护罩291包围并保护下述主体290的内部部件。这样，护罩291通过附接方式(例如卡扣配合、干涉配合、紧固件或粘合剂)沿着靠近泵基座310的一个或更多个周向凸缘301联接到泵300。以相同的方式，喷嘴件220依赖于相同类型的附接方式，而扳机250可以附接到泵300和/或护罩291，只要扳机250被允许枢转或屈曲以接合波纹件(bellow)350，如下所述。

护罩291限定了中空的内腔，除了扳机致动器250之外，喷雾器200部分或完全容纳在该内腔中。这样，在不脱离本发明的各方面中的一者的情况下，护罩291可以设有各种美学特征和形状，只要护罩291由与喷雾器200的其余部件相同的材料制成。护罩291还可以设有面向内部的带或加强肋，以给整个喷雾器200提供额外的强度和抗冲击性。

以类似于护罩291的方式，封闭件260附接到凸缘301或泵300的基座处的其他结构。封闭件260本身形成为中空的圆筒形管261，其在联接到喷雾器200时(如上所述，通常通过泵300)形成裙部。螺纹或其他接合特征262形成在管261的内面上，以便允许选择性地附接到形成在容器颈部上的相应特征。滚花、肋或其他抓握促进表面(和/或美学特征)形成在管261的外表面上。

扳机致动器250包括位于一端的长的手柄部分251和位于相对端处的枢轴附接结构252。在一个实施例中，枢轴附接结构件252采取形成在相对的凸缘254上的一个或两个柱253的形式。凸缘254可以提供向内的偏压力，使得柱可以卡扣配合并保持在泵机构300上的相应的通孔或嵌套突块302上的适当位置。

扁平延伸部256形成在手柄部分251的下侧上。延伸部256接合弹性波纹件350，以便当扳机250被致动并且朝向波纹件350向内枢转时，使波纹件350变形并压下波纹件。继而，当致动/枢转完成时，波纹件350的形状(如下所述)提供偏压力以将扳机250返回到其原始位置。止挡件延伸部257可以形成在扳机250的枢转端上，以便接合泵300(或护罩291上的其他结构)，从而防止扳机250枢转和压下波纹件超过预定点。因此，止挡件257确保波纹件350不会被损坏或压缩到波纹件不能弹回到其期望位置的点。在一个实施例中，止挡件257整体形成在凸缘254上和/或靠近柱253。

喷嘴220是具有中心出口孔221的杯形构件。第一同轴圆筒222设置在杯形的内部，以在泵出口端303处附接到泵300。圆筒222包括凹槽223。凹槽223容纳形成在端303上的相应突起。凹槽223可以限定允许喷嘴220相对于由通道出口221形成的分配轴线旋转的空间。

第二同轴圆筒224延伸到喷嘴220的杯状内部。圆筒224形成并与端303结合限定用于使流体穿过喷嘴220和穿过出口221的流动路径。圆筒224的壁中的孔或变体可以允许喷嘴220在打开位置和关闭位置之间旋转。此外，出口221可以成形为当喷嘴旋转到不同位置时，产生期望的分配模式或系列模式。

汲取管280附接到泵300的入口端304。汲取管280是中空的圆筒，当容器/喷雾器处于直立位置时，其确保流体可以从容器的底部吸取。虽然考虑了管280和入口304之间的简单干涉配合，但是也可以采用类似于上述的附接方式。

弹性波纹件350附接到形成在泵300上的靠近/面对扳机250的相应泵盘305。波纹件350包括附接到中心板352的多个板351，圆筒形的侧壁353接合盘305的外围上的配合结构305a。相对于中心板352与板351的外围边缘的连接点，中心板352可以轻微凹陷。事实上，轻微的上翻部或弧形部351a在板351和352之间的结合处产生锐角354。以这种方式，板352以弹性/偏压力接合延伸构件256，一旦致动力被释放，该弹性/偏压力使扳机250返回其外部延伸位置。

板351、352和侧壁353的布置赋予波纹件350大致截头圆锥的形状。此外，在侧壁353密封到盘305的情况下，在它们之间形成储蓄器或泵腔室360。

在一些实施例中，中心板352和/或侧壁353具有比板351大的厚度。这种布置确保当扳机250被致动时，板351将变形并移动到泵腔室360中。当扳机250被释放并且板351返回到它们的原始形状时，腔室360膨胀并返回到其原始形状，从而在腔室360中产生抽吸。

如图所示，板351呈现基本上五边形的面，该面在一个边缘处由侧壁352的周边界定并且在相对的边缘处由板352的周边(包括上翻部351a)界定。每个板351的其余侧通过五个等间距的脊351b连接在一起。脊351b可以被赋予更大的厚度，以进一步促进由波纹件350施加的偏压动作。

虽然示出了五个板351，但是可以采用不同的数量。例如，可以使用三个、四个、六个、七个或者八个板。

止动弧形或勺形部段351c可以被包括作为每个板351的一部分。弧形部351c介于板面和侧壁352之间，以便于波纹件350的偏压动作。

泵构件300本身形成了本发明的一整体方面。一般来说，泵300围封有流动路径313。流动路径313始于入口端304，入口端304定位成在基座端处靠近容器和封闭件260。流动路径313然后终止于出口端303处，在此处，喷嘴220卡扣配合到主体。

球阀320位于流动路径313内，紧邻入口304并位于入口304的下游。结构321a、321b确保球320被保持在腔室322内，但是具有足够的运动范围以允许流体根据球320的定位(由于路径313内的抽吸力或者由于喷雾器200的倒置)而流动。值得注意的是，如这里所使用的，流动路径从容器开始，随着流体从喷嘴出口221分配出去而结束，使得球阀320在入口304的下游，但是在出口221(等)的上游。

预压缩隔膜400横向移动通过预压缩腔室410的一部分。值得注意的是，环形储蓄器410允许从腔室360提供的流体积聚并变得加压，同时隔膜处于其抵靠筒形流动通道313a布置的自然密封状态。当实现足够的压力时，流体将隔膜400推离其与通道313a的密封面并朝向边界411。以这种方式，流体通过喷嘴220以全容积和全作用力被可靠地分配，而使用者不会经历其最初的、减弱的分配动作。

隔膜400是杯形的，具有桶形接合侧壁401，其密封地接合形成在流动路径313内的圆筒形构件390。构件390保持侧壁401，而隔膜400中的台阶部段402确保流体停留在腔室410内。腔室410本身由构件390和隔膜的圆形板403限定。

由于台阶部段402沿着侧壁401的整个圆周设置，它有效地产生了将基座405与密封到主体300的顶部侧壁401分隔的圆周凹槽。此外，沿着侧壁401的上游部分(即在直立位置最靠近入口304的底部边缘)，它可以用作瓣阀，以在分隔和限定环形腔室的同时，控制液体和/或空气流过路径313和流入腔室360。

板403包括中央密封面404，以阻挡通道313a。当通过致动施加足够的流体压力时，板403向后屈曲到其打开或排放位置(如虚线407所示)，以扩大腔室410并允许流体穿过通道313a和喷嘴220。密封面404可以包括圆形隆起404a，以在通道313a处接合和密封泵300的圆筒形延伸部318。

隔膜400的加厚基座部段405施加足够的偏压力以将板403返回到其原始位置。为了确保隔膜400保持附接到泵300，在基座端405处提供周向凸缘406，凸缘406联接到形成在泵300中的相应凹槽。

在直立操作中，扳机250的致动和释放通过波纹件350的弹性动作产生抽吸。这将抽吸球阀320离开其在腔室322底部处的密封座，并允许流体从容器流入(经由汲取管280)腔室360。在泵300初始起动后，腔室360的体积相对于腔室410足够大，以确保下一次致动产生足够的压力来使预压缩隔膜400移位并产生完整的分配动作。虚线F表示液体是如何经由汲取管280从容器吸出并进入腔室360的。

补充空气可以经由喷嘴220流回腔室360，这不需要单独的球阀。补充空气也可以经由阀315提供给容器，阀315通过泵300和护罩291之间的间隙与周围环境连通。

提供了可替选的倒置流动通道314，虚线I表示液体是如何从容器吸入腔室360的。这里，通道314通常通过弹性瓣阀315与容器密封。阀316被定位成靠近倒置的流动腔室317。当喷雾器200被倒置和致动时，流体通过阀315被吸入腔室317，并被引回球腔室322下游的正常流动路径313。值得注意的是，重力确保球320嵌在腔室322中的锥形漏斗内，从而密封并防止空气或流体在倒置致动期间被通过汲取管280吸取。

以这种方式，腔室317首先填充，持续的致动将流体吸入腔室360。然后，如上所述，流体经由预压缩机构被分配并且离开喷嘴出口22。在倒置致动期间，补充空气通过阀315被吸入，同时随着扳机350被释放，波纹件350的偏压力将用流体填充腔室360。如上所述，作为致动序列的一部分，预压缩隔膜400将在充分加压时移位。

无论是倒置的还是直立的，一旦液体填充腔室360，进一步的致动将液体推入环形腔室410。如上所述，一旦腔室410中保持有足够的预压缩压力，板403向后屈曲以打开通道313a(其本身由圆筒形突起318限定，该突起沿其外部限定腔室410的一部分，并沿其内部限定流动路径313)。流体经由侧通道313c被输送到腔室360和从腔室中输送出去。值得注意的是，侧通道313c被任何环形主体延伸部391有效地分隔，一部分被引导到环形腔室410中，而另一部分向下游引回球阀320(该部分也选择性地被侧壁401密封)。

所有部件都应由具有足够柔韧性和结构完整性以及化学惰性的材料制成。材料的选择也应考虑可加工性、成本和重量。适用于注射成型、挤压或其他普通成型工艺的普通聚合物是有用的，尽管单一等级是优选的。因此，预期聚丙烯特别适用于图2A至图7中描述的每种部件。事实上，消费者、制造商和其他人将在这些设计/部件中找到应用性的关键原因正是因为仅使用单一等级的聚合物(例如聚丙烯)将极大地简化本发明的扳机喷雾器的再循环。

尽管在附图中示出了本公开的各实施例，并且在前面的详细描述中对这些实施例进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，并且还可以想到许多重新布置、修改和替换。已经参照优选实施例描述了示例性实施例，但是进一步的修改和变更围绕前面的详细描述。这些修改和变更也落入所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (12)

1.一种没有金属部件的扳机喷雾器，该扳机喷雾器包括：

泵主体，该泵主体联接到弹性波纹件和预压缩隔膜，所述泵主体还具有出口喷嘴和密封泵主体的入口的球阀；

扳机致动器，所述扳机致动器附接到泵主体，以允许扳机致动器以压缩弹性波纹件的方式的枢轴接合；以及

封闭件，其临近所述入口联接到泵主体。

2.根据权利要求1所述的扳机喷雾器，其中，弹性波纹件和泵主体限定了分配腔室，该分配腔室具有响应于弹性波纹件和扳机致动器的枢轴接合而变化的容积。

3.根据权利要求2所述的扳机喷雾器，其中，预压缩隔膜是杯形的，并且泵主体限定环形预压缩腔室，当由扳机致动器和弹性波纹件的枢轴接合提供的流体在预压缩腔室内产生足够的流体压力时，预压缩隔膜在中心点处被移位以打开从分配腔室到出口的流动路径。

4.根据权利要求1所述的扳机喷雾器，进一步包括由阀密封并包含倒置的流动腔室的倒置流动路径，所述倒置流动路径提供入口和球阀的旁路。

5.根据权利要求1所述的扳机喷雾器，其中，所述预压缩隔膜包括具有台阶式接合部分的侧壁和响应于预定流体压力而移动的柔性中心板。

6.根据权利要求5所述的扳机喷雾器，其中，所述隔膜包括加厚的基座部分。

7.根据权利要求1所述的扳机喷雾器，其中，弹性波纹件包括围绕加厚的中心接合板定向的多个板面，所述中心接合板被扳机致动器接触，并且其中，弹性波纹件具有截头圆锥形状；

8.根据权利要求7所述的扳机喷雾器，其中，每个板面包括上翻的弧形部，以便以足够产生偏压力的角度附接到中心板，该偏压力将弹性波纹件推动成截头圆锥形状。

9.根据权利要求1所述的扳机喷雾器，其中，扳机致动器包括止动构件，该止动构件邻接泵主体，以限制扳机致动器的枢轴接合。

10.根据权利要求1所述的扳机喷雾器，其中，喷嘴出口能够绕分配轴线旋转，以便打开或关闭喷嘴出口。

11.根据权利要求1所述的扳机喷雾器，其中，泵主体、扳机致动器和封闭件由相同等级的聚合材料制成。

12.根据权利要求11所述的扳机喷雾器，其中，聚合材料包括聚丙烯。

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