Передкомпресійний насос малої висоти

Винахід стосується передкомпресійного насоса, який містить: - циліндр, котрий утворює собою тіло насоса і всередині якого є насосна камера; вхідний клапан, розташований у донній частині циліндра; - поршень, котрий має нижнє розширюване конусоподібне ущільнення, що переміщується ковзанням усередині циліндра, і звужуване конусоподібне ущільнення, що оточує центральний отвір поршня; - плунжерний стрижень, котрий може переміщуватися ковзанням у центральному отворі, є порожнистим і має усередині сполучний прохід, призначений для сполучання насосної камери із зовнішнім простором; - кріпильний пристрій, котрий служить для прикріплення циліндра до контейнера і утворює собою верхню утримуючу кришку; - перший пружний елемент, розміщений у циліндрі, і другий пружний елемент. Такі передкомпресійні насоси дозволяють здійснювати передкомпресійне розприскування рідин, що містяться в контейнері. Передкомпресійні насоси є добре відомими технічними пристроями, що використовуються для розприскування всіх типів рідин, наприклад, парфумерного, косметичного, очищувального, фармацевтичного та інших призначень. У загальному випадку пристрій попередньої компресії служить для того, щоб гарантувати випускання рідини назовні тільки тоді, коли ця рідина вже перебуває під певним мінімальним тиском усередині насосної камери. Таким чином забезпечується випускання рідини під більшим тиском, який, наприклад, дозволяє поліпшити її подальше розприскування. Спосіб розприскування за допомогою передкомпресії є добре відомим. Відомими є також декілька конструкцій передкомпресійних насосів, підходящих для передкомпресійного розприскування. Наприклад, у [патенті ЕР 737519 А2], включеному тут шляхом посилання, описаний насос для розприскування з пристроєм передкомпресії. Аналогічного призначення насоси для розприскування з пристроями передкомпресії описані також у [патентах США №4,856,677, №4,941,595 і №5,234,135]. У загальному випадку передкомпресійні насоси повинні мати невеликі розміри. Ця вимога набуває особливої важливості при застосуванні цих насосів у косметичних або парфумерних виробах, оскільки в цих випадках насосний механізм не повинен погіршувати естетики виробу В особливій мірі це стосується висоти насоса, яка повинна бути якомога меншою. Зрозуміло, що конструкція виробу, яка припускає виготовлення передкомлресійного насоса малої висоти, завжди буде відповідати таким звичайним вимогам щодо виробів цього типу, як заводська собівартість, мала кількість збірних деталей, висока надійність у функції розприскування і т.п. Метою даного винаходу є створення передкомпресійного насоса малої висоти і, зокрема, насоса, подібного описаному в [патенті ЕР 737,519], але меншої висоти. Ця мета досягається в передкомпресійному насосі типу, означеного на початку даного опису, який відрізняється тим, що зазначений другий пружний елемент має верхню опорну точку, що накладається безпосередньо на зазначений плунжерний стрижень, де зазначена верхня опорна точка розташована над зазначеною утримуючою кришкою. Другий пружний елемент фактично є відповідальним за силу передкомпресії на поршні, а точкою опори цього елемента є стрижень. Завдяки розташуванню верхньої опорної точки над верхньою утримуючою кришкою висота цього вузла може бути зменшена, оскільки простір над верхньою утримуючою кришкою, який у відомих конструкціях закривався розприскувальним ковпачком і в який проходив лише плунжерний стрижень насоса, в новій конструкції стає використовуваним. Поршень у кращому варіанті розрахований на його зворотно-поступове переміщування між верхнім (висунутим) положенням і нижнім (натиснутим) положенням і має верхнє розширюване конусоподібне ущільнення, розташоване над нижнім розширюваним конусоподібним ущільненням, а циліндр має вентиляційний отвір, розміщений на такій висоті, що він опиняється між верхнім і нижнім розширюваними конусними ущільненнями, коли поршень займає верхнє положення, і такій, що внутрішня порожнина контейнера сполучається з атмосферою, коли поршень є в нижньому положенні. Передкомпресійний насос повинен мати вентиляційний отвір для того, щоб накачана рідина могла заміщуватися повітрям усередині контейнера. Для такої вентиляції бажано мати бічний отвір, розміщений між двома розширюваними конусоподібними ущільненнями, згаданими вище. Коли насос є в "неактивному" стані, тобто коли його плунжерний стрижень є повністю висунутим угору, цей вентиляційний отвір опиняється між двома розширюваними конусоподібними ущільненнями. При цьому є відсутніми будь-яке сполучання із зовнішнім простором і, отже, насос є герметично закритим. Коли ж плунжерний стрижень під час руху накачування пересувається вниз, виникає момент, у який верхнє розширюване конусоподібне ущільнення опускається нижче вентиляційного отвору. У цій точці через вентиляційний отвір встановлюється сполучання між внутрішньою порожниною контейнера і зовнішнім простором, що звичайно здійснюється через вільний простір, передбачений поблизу плунжерного стрижня. У кращому варіанті здійснення винаходу передкомпресійний насос має тримач, улаштований у вузлі з циліндром і кріпильним пристроєм, розрахований на те, щоб прихоплюватися до циліндра так, щоб поршень утримувався всередині циліндра цим тримачем. Передкомпрєсійні насоси, звичайно, мають цілу низку загальних елементів, які, як правило, є стандартними, становлять собою більшість функціональних елементів насосу і розташовуються всередині циліндра; це є, наприклад, вхідний клапан, поршень, плунжерний стрижень, пружні елементи, тощо. З іншого боку, насоси мають елементи, що відрізняються один від одного і відповідають фактичному застосуванню даного насоса. Як правило, цими елементами є розприскувальний ковпачок і кріпильний пристрій. З погляду на це, процес виготовлення передкомпресійного насоса вигідно поділяти на дві стадії -першу стадію, в яку виконується зборка загальних елементів, і другу стадію, в яку насос "спеціалізується" додаванням специфічних елементів у відповідності з тим видом застосування, для якого він призначений. Для того, щоб такий двостадійний процес виготовлення насоса був прийнятним з практичної точки зору, потрібно, щоб зборка загальних елементів проводилася таким чином, щоб виключити ризик мимовільного розпадання зборки. З погляду на це вигідно, щоб тримач міг прихоплюватися затиском до циліндра, коли зборка всіх інших елементів у циліндрі є завершеною. В такому разі зборка може проводитися без випадання тих чи інших компонентів із циліндра. Тримач у кращому варіанті служить опорною точкою для поршня, і отже поршень перебуває в контакті з тримачем під дією на нього сили з боку першого пружного елемента. У свою чергу, поршень утримує плунжерний стрижень, запобігаючи його повному виведенню із циліндра. Зібраним таким чином вузлом можна маніпулювати, і його можна зберігати, припускаючи можливим здійснення другої стадії зборки незалежним чином як у часі, так і в просторі. Як показано нижче, в деяких випадках може бути бажаним мати плунжерний стрижень, що складається з двох частин: самого плунжерного стрижня і заглушки, приєднаної до нижнього кінця цього плунжерного стрижня. У такій конструкції поршень може утримувати плунжерний стрижень через цю заглушку. Цілком зрозуміло, що в такому випадку заглушка повинна являти собою частину плунжерного стрижня. Як зазначалося вище, бажано, щоб тримач мав запліччя, на котре спирався б поршень у його верхньому (тобто висунутому) положенні. У кращому варіанті здійснення винаходу висотою між цим запліччям і дном циліндра визначається об'єм насосної камери. Таким чином, можна отримувати насоси різної ємності накачування, замінюючи в них лише одну частину - тримач. Другий пружний елемент бажано виготовляти із того ж самого матеріалу, що й плунжерний стрижень і об'єднувати з плунжерним стрижнем так, щоб вони утворювали єдину суцільну деталь. У цьому разі можна виключити один із компонентів насоса зі стадії зборки, оскільки другий пружний елемент і плунжерний стрижень будуть утворювати собою одну суцільну деталь. Звичайно цю деталь виготовляють із пластичного матеріалу методом лиття під тиском. При цьому, окрім зменшення витрат на зборку, зменшуються також витрати на виготовлення самих компонентів, оскільки другий пружний елемент і плунжерний стрижень будуть виготовлятися в одному виробничому процесі. В альтернативному варіанті другий пружний елемент може бути іншого типу і мати форму, наприклад, звичайної спіральної пружини, виготовленої із металу. Металева спіральна пружина, цілком зрозуміло, має низку переваг, що є добре відомими, але не суттєвими: наприклад, це зберігання своїх пружних властивостей незалежно від функціональної довжини; здатність витримувати сили, що є значними порівняно з розміром пружини; простота зміни сили, створюваною пружиною, шляхом зміни геометрії пружини, та інші. У кращому варіанті здійснення плунжерний стрижень має кільцевий виступ, зовнішня крайка якого продовжується циліндричною поверхнею, що є паралельною цьому плунжерному стрижню і має вирізи, котрі дозволяють їй стискатися і розтискатися уздовж поздовжньої осі. Інакше кажучи, ця циліндрична поверхня утворює собою другий пружний елемент, а зазначений кільцевий виступ - верхню опорну точку для цього другого пружного елемента. Зазначена циліндрична поверхня простягається від кільцевого виступу таким чином, що вона утворює собою кожух або оболонку для плунжерного стрижня. Між цією циліндричною поверхнею і плунжерним стрижнем залишається зазор, достатньо широкий для того, щоб забезпечувалася можливість циліндричній поверхні переміщатися уздовж поздовжньої осі, не торкаючись плунжерного стрижня. Протилежний кінець циліндричної поверхні спирається на поршень. Наявність вирізів у циліндричній поверхні дозволяє їй стискатися уздовж поздовжньої осі і складатися, зменшуючи свою довжину. При цьому стиснута циліндрична поверхня може розтискатися завдяки пружності пластичного матеріалу із якого цей елемент виконаний. Циліндрична поверхня може, таким чином, створювати силу, що діє уздовж поздовжньої осі так само, як звичайна спіральна пружина. У кращому варіанті здійснення винаходу зазначені прорізи розташовані у множині площин, перпендикулярних поздовжній осі, а між кожною парою прорізів в одній з ними площині є з'єднальна ділянка, що в шаховому порядку чергується з прорізами сусідніх площин. У кожній площині, перпендикулярній поздовжній осі, бажано мати по два прорізи. При цьому бажано також, щоб ці прорізи були набагато більшими з'єднальних ділянок, завдяки чому в перпендикулярній поздовжній осі площині, що містить прорізи, більшу частину циліндричної поверхні фактично будуть складати прорізи і лише меншу частину матеріалу будуть займати з'єднальні ділянки. У перпендикулярній площині, сусідній до даної площини, прорізи є зміщеними на певний кут так, що з'єднальна ділянка опиняється напроти певного прорізу. Таким чином, коли на циліндричну поверхню діє стискальна сила, ця з'єднальна ділянка зміщується в напрямку прорізів, що її оточують, створюючи таким чином пружну деформацію. Перелік фігур креслення Нижче з метою подальшого роз'яснення суті і переваг даного винаходу розглянуто деякі кращі варіанти його здійснення, ще мають будь-якого обмежувального характеру і пояснюються за допомогою доданих фігур креслення, де показані: Фіг.1 - вигляд у поздовжньому розрізі передкомпресійного насоса згідно з першим варіантом здійснення даного винаходу, де плунжерний стрижень є в повністю висунутому положенні; Фіг.2 - вигляд у поздовжньому розрізі насоса, зображеного на Фіг.1, з плунжерним стрижнем, частково натиснутим і повернутим на кут 90°; Фіг.3 - вигляд у поздовжньому розрізі насоса, зображеного на Фіг.1, з повністю натиснутим плунжерним стрижнем; Фіг.4, 5 і 6 еквівалентні Фіг.1, 2 і 3 креслення, що ілюструють другий варіант здійснення передкомпресійного насоса згідно з даним винаходом; Фіг.7 - вигляд у поздовжньому розрізі передкомпресійного насоса згідно з третім варіантом здійснення даного винаходу, де плунжерний стрижень є в повністю висунутому положенні; Фіг.8 - вигляд у поздовжньому розрізі плунжерного стрижня згідно з даним винаходом; Фіг.9 - вигляд у поздовжньому розрізі плунжерного стрижня, зображеного на Фіг.8 і повернутого на кут 90°; Фіг.10- вигляд у перспективі плунжерного стрижня, зображеного на Фіг.8; Фіг.11 - вигляд у поздовжньому розрізі передкомпресійного насоса згідно з четвертим варіантом здійснення даного винаходу, де плунжерний стрижень, показаний на Фіг 8, є в повністю висунутому положенні; Фіг.12 - вигляд у поздовжньому розрізі насоса, зображеного на Фіг.11, з плунжерним стрижнем, повністю натиснутим і повернутим на кут 90°; Фіг.13 і 14 - Фіг.13 повністю повторює Фіг.11 і наведений з метою полегшення порівняння з насосом, зображеним на Фіг.14, де тримач має зменшену довжину. Докладний опис деяких варіантів здійснення винаходу На Фіг.1-3 показаний передкомпресійний насос згідно з першим варіантом здійснення даного винаходу. Насос містить циліндр 1, який утворює собою тіло насоса. Всередині циліндра 1 улаштована насосна камера 3. Циліндр 1 має вхідний клапан 5, розташований в його донній частині. Верхній кінець циліндра 1 відкритий. Вхідний клапан 5 може бути будь-якого відомого типу, наприклад, це може бути кульовий зворотний клапан, зображений на доданих кресленнях. Вхідний клапан 5 має пристрій для утримування кульки, що запобігає випаданню кульки із її ложа. Такий пристрій утримання кульки є звичайної конструкції і на доданих кресленнях не показаний Один із прикладів його наведений на Фіг.11-14 Насосна камера 3 перебуває в закритому стані по відношенню до її верхньої 1 частини, відділяючись від неї поршнем 7. Поршень 7 має нижнє розширюване конусоподібне ущільнення 9, що може переміщуватися ковзанням усередині циліндра 1, коли поршень здійснює зворотно-поступовий рух уздовж поздовжньої осі 11 циліндра 1. Поршень 7 має верхнє розширюване конусоподібне ущільнення 13, відділене від нижнього розширюваного конусоподібного ущільнення 9 такою відстанню, що коли поршень 7 є в його висунутому положенні, тоді між зазначеними розширюваними конусоподібними ущільненнями 9 і 13 опиняється вентиляційний отвір 15. Поршень 7 має центральний отвір 17 і звужуване конусоподібне ущільнення 19, що оточує центральний отвір 17. Через центральний отвір 17 проходить плунжерний стрижень 21 насоса. Плунжерний стрижень 21 може рухатися уздовж поздовжньої осі 11 у центральному отворі 17. Плунжерний стрижень 21 має по суті трубчасту форму, порожнина утворює собою сполучний прохід 23, що служить для сполучання насосної камери 3 із зовнішнім простором і, зокрема, з ковпачком 25, у котрій міститься пристрій 27 розприскування. Поздовжня вісь плунжерного стрижня 21 збігається з поздовжньою віссю 11 циліндра 1. На нижньому кінці плунжерного стрижня 21 розташована заглушка 29. Заглушка 29 може кріпитися на плунжерному стрижні 21 за допомогою будь-яких підходящих засобів, включаючи, наприклад, засоби тертя, засоби затискання або комбінації тих та інших. На Фіг.1 -7 показані заглушки 29, що утримуються за рахунок лише тертя, в той час як на Фіг.8, 9 і 11-14 показані заглушки 29, що утримуються за рахунок тертя і, водночас, за допомогою затискного пристрою. Цілком зрозуміло, що можливими є також інші варіанти їх кріплення, наприклад, за допомогою лише механізму затискання. Частина заглушки 29, розташована усередині плунжерного стрижня 21, є сплощеною так, щоб не займати весь сполучний прохід 23 і давати можливість виходу накачаної рідини. Та частина заглушки 29, що виступає, має наближену до чашкоподібної форму з діаметром, більшим за діаметр плунжерного стрижня 21. Таким чином, звужуване конусоподібне ущільнення 19 поршня 7 може упиратися в цю чашку і цим запобігати повному виведенню плунжерного стрижня 21 із поршня 7. Крім того, це дозволяє забезпечувати герметичне ущільнення між поршнем 7 і вузлом, утвореним плунжерним стрижнем 21 і заглушкою 29, коли сполучний прохід 23 закритий. Перша спіральна пружина утворює собою перший пружний елемент 31, який одним своїм кінцем упирається в дно циліндра 1, а іншим - у чашку заглушки 29. Ця перша спіральна пружина зміщує вузол, утворений плунжерним стрижнем 21, заглушкою 29 і поршнем 7, у напрямку його висунутого положення, в загальному випадку в напрямку назовні із циліндра 1. Верхній кінець циліндра 1 є відкритим Через нього під час збирання в циліндр 1 можуть уводитися різноманітні загальні компоненти, з яких складається передкомпресійний насос, і в тому числі вхідний кульовий зворотний клапан 5, перша спіральна пружина і вузол, утворений плунжерним стрижнем 21, заглушкою 29 і поршнем 7 Після цього вводять тримач 33, який утримується у верхньому кінці циліндра 1, наприклад, за допомогою затискного механізму Тримач 33 має запліччя 35, на яке спирається поршень 7, що перебуває під дією спрямованої назовні сили першої спіральної пружини Таким чином, випадання назовні загальних компонентів даного передкомпресійного насоса виключається, і зібраним цим шляхом вузлом можна маніпулювати і відправляти його на зберігання. Крім того, використання тримача 33 дозволяє виготовляти передкомпресійні насоси, що мають різні ємності накачування, де всі елементи, за винятком цього тримача, є загальними. Так, зробивши тримач 33 таким, що його запліччя 35 буде ближчим до дна циліндра 1, можна виготовити передкомпресійний насос з меншою ємністю накачування, оскільки поршень 7 у його верхньому, висунутому положенні буде в цьому разі утворювати менший об'єм насосної камери 3, внаслідок чого меншою буде і кількість накачаної в неї рідини. На верхньому кінці плунжерного стрижня 21 встановлений ковпачок 25 з пристроєм 27 розприскування. Як ковпачок 25, так і пристрій 27 розприскування є незалежними від даного винаходу компонентами і можуть мати будь-яку конструкцію. Для закріплення передкомпресійного насоса на контейнері з рідиною для накачування служить кріпильний пристрій 37. Кріпильний пристрій 37 може мати будь-яку конструкцію, сумісну з даним винаходом. Наприклад, він може мати форму металевого обода з верхньою утримувальною кришкою 39, що спирається на верхній кінець циліндра 1, як показано на Фіг.1-3, 7 і 11-14 Інший можливий варіант виконання кріпильного пристрою 37 показаний на Фіг.4-6 і описаний в документах ES P9900578 і ES P200000557, включених тут шляхом посилання. У цьому варіанті кріпильний пристрій 37 також має верхню утримувальну кришку 39, що спирається на верхній кінець циліндра 1. Кріпильні пристрої 37 також мають горизонтальну ущільнювальну поверхню 41, що накладається на верхній край контейнера і, можливо, через водонепроникне ущільнення 43 між ними. У разі потреби використовувати в ролі кріпильного пристрою 37 відповідні засоби, описані в документах [ES P9900578 і ES P200000557], краще застосовувати капсулу 45, описану в документі [ES P200100471], включеному тут шляхом посилання. Для створення ефекту передкомпресії необхідно, щоб рідина, яка міститься в насосній камері 3, випускалася назовні тільки по досягненню певного мінімального тиску. Саме для цього передбачений другий пружний елемент 47, що прикладає до поршня 7 зусилля в напрямку насосної камери 3. У такий спосіб поршень 7 збільшує тиск на рідину в насосній камері 3, і коли цей тиск досягає певного мінімального рівня, виникає підсумкова сила, здатна подолати силу другого пружного елемента 47, перемістити поршень 7 угору і випустити рідину, що міститься в насосній камері 3, у сполучний прохід 23 і далі назовні, через ковпачок 25 і пристрій 27 розприскування. Другим пружним елементом 47 може бути звичайна спіральна пружина, наприклад, така, як показано на Фіг.7. Верхня опорна точка 49 другого пружного елемента 47 прикладається безпосередньо до плунжерного стрижня 21 і займає положення над верхньою утримувальною кришкою 39. Завдяки цьому висота даного вузла зменшується. В альтернативному варіанті другий пружний елемент 47 виконується із такого ж матеріалу, що й плунжерний стрижень 21, і з'єднується з плунжерним стрижнем 21 таким чином, що вони утворюють єдину деталь. Цей вузол може бути виготовлений із пластмаси шляхом лиття під тиском таким чином, що функцію плунжерного стрижня 21 і другого пружного елемента 47 буде виконувати одночасно одна фізична деталь. Як приклад другий пружний елемент 47 такого типу показаний на Фіг.1-6 і 11-14, і більш детально -на Фіг.8-10. При розгляді вищенаведених прикладів можна бачити, що плунжерний стрижень 21 має кільцевий виступ 51, зовнішній край якого подовжується циліндричною поверхнею 53, паралельною плунжерному стрижню 21. Циліндрична поверхня 53 утворює щось на зразок гільзи або оболонки навколо тіла плунжерного стрижня 21. Циліндрична поверхня 53 має прорізи 55, розташовані попарно одна відносно одної і відокремлені одна від одної двома з'єднувальними ділянками 57. Кожна пара прорізів 55 з відповідними з'єднувальними ділянками 57 утворюють один "рівень" циліндричної поверхні 53. Наступний "рівень" утворюється подальшими прорізами 55 з двома з'єднувальними ділянками 57. При цьому прорізи наступного "рівня" зсунуті в шаховому порядку по відношенню до прорізів попереднього рівня так, що з'єднувальні ділянки 57 даного "рівня" розташовуються між прорізами 55 сусідніх "рівнів". У кращому варіанті здійснення винаходу нижній кінець другого пружного елемента 47 спирається безпосередньо на поршень 7. Завдяки цьому сила другого пружного елемента 47 передається безпосередньо поршню 7, котрий, таким чином, перебуває під дією цієї пружної сили. Запропонований передкомпресійний насос працює таким чином. Вихідним або неактивним станом насоса є такий, в якому плунжерний стрижень 21 займає верхнє або висунуте положення, як показано на Фіг.1, 4, 7, 11 і 13. При переміщуванні плунжерного стрижня 21 вниз рідина усередині насосної камери 3 піддається тиску, який швидко зростає. При подальшому опусканні плунжерного стрижня 21 на поршень 7 починає діяти сила, спрямована вверх, що створюється стисненою рідиною і перевищує силу другого пружного елемента 47, в результаті чого поршень 7 (а фактично його звужуване конусоподібне ущільнення 19) більше не спирається на чашку (на її внутрішній конічній поверхні) заглушки 29 і випускає рідину в сполучний прохід 23. З припиненням дії сили, що опускає плунжерний стрижень 21, перший пружний елемент 31 штовхає весь вузол угору. Другий пружний елемент 47 при цьому штовхає поршень 7 у напрямку чашки і, таким чином, перекриває вихід у сполучний прохід 23. Внаслідок цього в насосній камері З створюється від'ємний тиск, під дією якого відкривається вхідний клапан 5. Повітря, що заповнює насосну камеру 3, видаляється, оскільки відокремлення поршня 7 від ковпачка долається механічним шляхом наприкінці ходу плунжерного стрижня 21 (Фіг.2, 3 і 5,6).