专利名称：流体分配部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于分配流体，例如液体的部件。该部件特别适合在用于分配液体、例如洗手皂的隔膜泵中使用。
背景技术：
在不同的流体分配系统中使用各种部件。流体分配系统一般包括流体的储液器以及直接或者通过导管与流体储液器连接的排放结构。
一种类型的传统流体储液器是在流体分配泵内具有弹性可变形隔膜的加压腔，该隔膜限定了流体经单向入口结构进入并且流体经出口排放结构进行排放的腔的凸壁。这种隔膜一般向内推动以对腔内的流体加压并且挤压流体经泵的排放结构离开腔。这种隔膜一般安装在泵的外壳内。隔膜的外围必须由泵外壳合适地夹持以形成当最大作用力或压力施加到隔膜时不会出现故障的不漏流体的密封。
希望提供一种轻易便于将隔膜相对快速且准确地组装到泵外壳内，同时独立部件数量减少，并且还提供当泵隔膜受到其最大设计作用力或者压力时足以维持在外壳和隔膜之间的不漏流体密封的保持系统的改进泵。
进一步，提供轻易适应于隔膜在泵外壳内的适当位置并且可以经受安装和保持作用力以便减少施加在隔膜上的应力的改进隔膜本身设计是有好处的。
提供用于流体分配系统的改进的排放结构，其包括可以在其他装置、流体分配容器或流体分配泵中采用的流体排放结构也是有利的。这种改进的流体排放结构应有利地包括单向排放阀系统，其(1)防止环境大气向内排气到系统内，以及(2)最小化系统内输出阀38上水压锤压力或水锤。
进一步，如果排放结构设有具有改进设计的排放阀，其轻易适应于将阀安装到一个或多个排放结构部件，以便其中建立不漏流体密封，减少独立部分的数量并且提供足以适当地保持阀的保持作用力也是所希望的。
改进的分配系统部件应当经受粗糙处理或滥用时没有泄漏也是希望的。
另外，如果这种改进的系统部件能够适应于有效、高质量、大批量的制造技术并且废品率降低也是所希望的。
本发明提供了一种可适应于具有上述优点和特征的设计的改进分配系统部件。
发明内容
本发明提供了可以在流体分配系统中采用的改进部件。本发明的一个方面是用于分配来自液体供应源的液体的排放结构。排放结构包括限定用于与来自液体供应源的液体建立流体连通的流动通道的排放导管。排放结构包括弹性阀，其(1)延伸通过处于初始、大体不变形的封闭结构的排放导管流动通道，(2)具有由液体接触的内侧和暴露在周围外部大气的外侧，(3)具有限定部分内侧以及限定常态自密封封闭口的端部，以及(4)限定部分内侧并从阀头的外围延伸以适应于当部分阀内侧上的压力超过阀外侧上的压力预设数量时阀头向外到开放结构的移动的套筒。排放结构还包括设置在排放导管内当阀处于初始、大体不变形的封闭结构时在阀头与阀内侧接触的限制结构。限制结构和排放导管一起限定至少一个用于初始适应来自供应的液体在横向越过阀头的阀套筒处相对部分阀内侧的流动的流路。当在阀外侧上的周围外部压力超过在阀内侧的压力时限制结构防止封闭口向内开放。当隔膜顶盖52受到高的、快速施加的促动力时，限制结构还可以最小化在输出阀38上的水压水锤压力的影响。
本发明的另一方面涉及一种弹性、压力-可动阀的外围安装凸缘，其可以在向外流动方向上排放流体产物并且具有(1)限定常态自密封封闭分配口的端部，以及(2)从端部的外围延伸的套筒。外围安装凸缘适于由阀夹持结构的保持壁夹持，其中保持壁相对外围安装凸缘变形。外围安装凸缘包括从套筒外围延伸的，绕相对于流动方向轴向向内并轴向向外延伸的纵轴线的大体环形结构的弹性材料。大体环形结构的材料定位在纵轴线的周围且径向向外。如在截面观察到的，弹性材料具有至少部分由下列表面限定的表面区域大体从套筒轴向向外延伸的第一表面；以及大体从套筒轴向向内延伸的第二表面。
在优选实施例中，凸缘还包括一个或多个下列表面从第一表面大体轴向向外并径向向外延伸的第三表面；从第二表面大体轴向向内并径向向外延伸的第四表面以便第三和第四表面大体发散；从第三表面大体轴向向内和径向向外延伸的第五表面；以及从第四表面大体轴向向外和径向向外延伸的第六表面。
本发明的另一方面涉及一种改进的隔膜泵。泵包括模制为限定弹性可变形加压部分的弹性材料的隔膜、连接元件以及安装凸缘。弹性可变形加压部分包括如从外部观察的无形变凸起结构，并且限定从内部观察的用于加压流体的凹入容纳区。连接元件从加压部分的外围延伸。安装凸缘(a)从连接元件的外围大体径向延伸，(b)厚度大于连接元件，(c)具有在朝外部的方向上从连接元件向外延伸的第一表面，以及(d)具有远离外部的方向上从连接元件向内延伸的第二表面。
改进的泵进一步包括限定入口和出口的泵外壳。泵外壳包括用于保持隔膜安装凸缘的保持结构。保持结构包括具有横向表面和端面的突起壁。当泵没有对流体进行加压时，壁端面与隔膜连接元件隔开，并且壁横向表面与隔膜安装凸缘第二表面隔开。这个排列便于将隔膜组件组装到泵外壳内。
本发明的另一方面提供了用于泵的改进隔膜。隔膜由弹性材料模制而成以限定至少下列三种特征(A)弹性可变形加压部分，其(1)当从外部观察时具有无形变凸起结构，以及(2)限定在凸起结构下方用于容纳通过变形加压部分加压的流体的容纳区；(B)应力隔离连接元件，其(1)从加压部分的外围延伸，以及(2)具有非线性截面结构；以及(C)安装凸缘，其(1)从应力隔离连接元件的外围延伸，以及(2)可以设置在泵的保持结构内。
本发明的又一方面还提供了用于泵的改进隔膜，其中泵具有包括刚性形变外部保持壁的保持结构。隔膜包括弹性材料，其模制为限定至少下列(A)弹性可变形加压部分，其(1)从外部观察具有无形变凸起结构，以及(2)限定从内部观察用于加压流体的凹入容纳区；以及(B)安装凸缘，其(1)与加压部分的外围连接，(2)可以设置在泵内以便外部保持壁相对于安装凸缘可以刚性变形，以及(3)具有从套筒的外围延伸的大体环形结构的弹性材料，其中材料具有部分由下列表面限定的表面区域(a)内和外发散表面，其中内发散表面在凸缘与加压部分的连接位置的内部并且其中外发散表面在凸缘与加压部分的连接位置的外部；(b)从外发散表面延伸的第一角表面(corner surface)；(c)从第一角表面延伸的横向延伸表面；以及(d)从横向延伸表面延伸的第二角表面。
从本发明的以下详细描述、权利要求以及所附附图中，可以显而易见本发明的大量其它优点和特征。
在形成了说明书一部分的附图中，并且在所有附图中使用相同的附图标记表示相同的部件，图1是分配系统的透视图，该分配系统包括组装为形成用于分配液体的隔膜泵的多个部件，并且泵是从泵隔膜突起的泵促动侧观察；图2是图1所示的泵的相反侧示意图；图3是图1所示的泵促动侧的分解透视图，其中泵外壳显示为处于在隔膜插入泵外壳之前以及保持壁在隔膜的凸缘上刚性变形之前具有直立保持壁的模制(as-molded)情况，并且其中排放结构出口喷管显示为在输出阀设置在喷管内之前以及保持壁在阀的凸缘上刚性变形之前具有突起保持壁的模制情况；图4是图2所示的泵部件的相反侧的分解透视图，其中部件显示为处于组装前的模制情况；图5是从图1所示的完全组装的泵的促动侧的平面图；图6是图1所示的完全组装的泵的侧面主视图；图7是图5所示的泵的相反侧的平面图；图8是图1所示的泵的仰视图；图9是大体沿图8中平面9-9的截面图；图10是图9所示的泵的部分的局部放大图，其中泵隔膜凸缘由泵外壳的刚性变形壁保持；图11是图3所示的泵的部件在模制、未组装情况下排放喷管组件或者排放结构组件的放大分解透视图；图12是图11所示的排放喷管组件的分解透视图，但在图12中，从底部观察组件的部件；图13是图11和图12所示的输出阀的外侧的平面图；图14是大体沿图13中平面14-14的截面图；
图15是大体沿图8中的平面9-9的图9所示的泵排放结构的端部的局部放大截面图；图16是与图15类似的视图，但图16是沿图8中的平面16-16；图17是大体沿图16中的平面17-17的截面图；图18是与图1相似的视图，但图18显示了促动为排放或者分配来自泵排放端部的液体的泵；图19是与图9相似的截面图，但隔膜显示为如图18进行促动或推动以便分配通过开放输出阀来自泵的液体；图20是大体沿图8中的平面16-16如图19所示地对泵进行促动的泵的出口端或者排放端的放大示意图；以及图21是与图19相似的示意图，但图21显示了在隔膜上的推力被释放后、在输出阀封闭后并且在隔膜入口阀开放以允许液体流动到隔膜加压腔内再充填泵后的泵。
具体实施例方式
尽管本发明可允许多种不同形式的实施例，然而本说明书和附图仅公开了本发明各方面的特定形式。然而，本发明并不想限于所描述的实施例，在所附权利要求中指出了本发明的范围。
为了便于描述，本发明的部件和组件以直立位置来进行描述，并且用语如上、下、水平等是参考该位置来使用的。然而可以理解，本发明的部件和组件可以以除本文中所述的直立位置以外的方位进行制造、存放、运输、使用和销售。
本发明的部件可以用于各种流体分配系统，尤其是液体分配系统。本发明的不同部件特别适合于在直接或通过导管与流体供应连接的排放结构中使用。本发明的部件在包含具有入口和出口的加压腔的形式的流体储液器的流体分配泵内特别有用。本发明的各方面特别适于与具有弹性可变形隔膜的隔膜类型分配泵使用，隔膜限定了流体通过单向阀入口结构进入并且流体经出口排放结构进行排放的腔的凸壁。这种隔膜一般向内推以对腔内的流体加压并且挤压流体经排放结构离开腔。
本发明的流体分配部件尤其适于在隔膜泵内使用，并且目前隔膜泵的一个优选形式在图1到图21中说明。在这些外形中泵一般用参考号30标记。泵30尤其适于在肥皂、洗剂以及护手产品的嵌壁分配器中使用。
一般说来，泵30的操作方面与那些在美国专利No.6,216,916中阐述的泵稍微相似。美国专利No.6,216,916说明了与包括不同的主部件的泵组成一体的嵌壁分配器10，分配器10包括限定加压腔90、入口连接部52以及出口连接部或喷管200的柔性隔膜或顶盖60。
根据本文中发明描述的内容，泵30可以与类似美国专利No.6,216,916中所示的分配器10的分配器组成一体，以相似的方式组成美国专利No.6,216,916中公开的上述泵系统。
在本中请中图1到图21所示的泵30还可以用于其他适合的分配器或其他不同的流体分配系统。进一步，根据本发明的不同方面的教导，泵30的一些单独部件或子组件可以与其他类型的不包含泵的流体分配系统组成一体。
如图4所示，泵30采用了改进的设计，仅包括四个独立件(1)一般刚性泵主体32，(2)弹性可变形加压顶盖或者隔膜34，(3)出口喷管或者导管36，以及(4)分配阀、排放阀或者输出阀38。喷管或者排放导管36以及阀38一起可以表征为泵30的排放结构或排放子组件。
泵主体或外壳32包括流体入口结构或导管42。导管42容纳从适合的液体供应源到泵内的液体流。例如，导管42可以连接到包含液体肥皂的可折叠袋(未示)。
泵主体或外壳32还包括限定与喷管或排放结构36连通的内出口通道的中空的凸台44。排放结构36指定为滑入接合组装到如图9所示的凸台44的端部。为此，喷管36的入口端包括用于与在如图9所示的泵外壳凸台44上的环形珠缘50滑入接合的环形通道48。两部分设计为配套接合以形成不漏流体连接。滑入接合和内部配套结构的特别详细设计可以是任何适当的传统或特别的设计。
如图9所示，第二接合在两部分之间存在，由泵外壳凸台44的末端上的锥度接合和喷管36的配套部分的锥度接合限定。
泵外壳32和配套喷管36(但不是输出阀38和隔膜34)均适于由聚丙烯的均聚体制成。
如从泵的外部观察，隔膜或膜片34一般是顶盖形状并且具有中心凸起结构或顶盖52(图8和图9)。隔膜34限定了在内侧的凹入腔或储液器，作为与泵外壳32合作以支撑通过入口导管42流入泵的液体。顶盖52可以向内变形以对液体加压。顶盖52可以表征为弹性可变形加压部分。它本身不需要弓形的，顶盖形状。它可以具有其它适合的限定加压腔的结构。
顶盖52的外侧包括适应于更加坚固的结构模部分的使用的阶梯或脊53(图6和图9)。脊并不需要用于顶盖52本身的适当机能。
隔膜34优选为由弹性材料模制成，例如包括硅橡胶的合成热固聚合物，如由美国Dow Corning公司以D.C.9280-70商号出销售的硅橡胶。另一适合的硅橡胶产品是由美国Wacker Silicone公司以Wacker3003-70A出售的。这些材料的硬度等级均为肖氏A级70。隔膜34还可以由其它热固性材料、或者其它弹性材料、或者热塑性聚合物、或者热塑性弹性体模制成，包括那些基于例如热塑性丙稀，乙烯，氨基甲酸乙酯，以及苯乙烯的材料，包括它们的卤化配对物。
由于隔膜34独有的结构，隔膜34一般保持在图1、图8和图9所示的无形变结构中，并且这是“自保持”的未促动的结构。如3、图4和图9所示，隔膜34包括在加压部分或顶盖52的底部周围的环形底壁54。如图9所示，环形底壁54的一部分从顶盖52径向向内突起限定了弹性、柔性挡板56。
如图3、图9和图10所示，隔膜底壁54的外围在环形连接元件58处终止且与环形连接元件58合并。在优选实施例中，如下文详细描述，连接元件58执行应力隔离功能。连接元件58连接隔膜底壁54和安装凸缘60。如下文详细描述，安装凸缘60适于由泵外壳32(图9)保持。
如图3和图9所示，泵外壳32限定作为在入口导管42的内端的入口阀座64的环形表面。当隔膜34的腔内的压力等于或超过导管42内的液体压力时，入口阀座64适于由隔膜底壁54的内表面密封接合。如果导管42内的液体压力超过隔膜34腔内的压力足够数量(当在腔内的压力的减小低于入口导管42内的压力的过程中)，那么，如图21所示，隔膜底壁54的弹性、柔性挡板56被迫远离阀座64，并且如图21所示，这允许在入口导管42的流体流动到隔膜34内的腔内。
如图3所示，泵外壳32初始由适合的热塑性材料模制成以便具有用于容纳隔膜34的结构。为此，泵外壳32具有模制结构，其中有向外突起、刚性可变形的外部保持壁70。如图3和图10所示，泵外壳32还包括环形内突起壁72。当隔膜34设置在泵外壳32内，在内突起壁72和外部保持壁70之间的环形间隔作为容纳和夹持隔膜安装凸缘60的环形容纳区。
在隔膜34适当地放置在外壳内后以便安装凸缘60设置在泵外壳内突起壁72和外部保持壁70之间，外部保持壁70刚性(即，塑性)变形到图9和图10所示的结构内。如图3所示在壁70的变形之前当外部保持壁70是处于模制的向外突起方向上时，壁70可以加热并且然后变形到图10所示的结构内。加热可以由任何适当的工艺完成。
在目前用于加热和变形壁70的优选工艺中，壁70由超声波扩音器(未示)变形，超声波扩音器(horn)通过超声波能量加热壁70并且还迫使壁变形到图10所示的结构中。这个工艺公知为超声波型锻(swaging)。
变形壁70的外部曲率大体由超声波扩音器内的凹入形成表面的形状限定。扩音器具有用于接合壁70的圆柱端。扩音器的凹入表面限定了用于容纳和接合壁70的环形、向下开放通道。扩音器以传统的方式连接到传统的超声波推杆组件(未示)。
关于弹性材料凸缘的保持壁的超声波变形在美国专利No.5,115,950第5，6栏中有详细描述。关于弹性元件凸缘的保持壁的超声波变形还在美国专利No.6,273,307中参考其图13有描述。在美国专利No.5,115,950中公开的超声波型锻工艺和设备的描述在其与本发明相关且不与本发明冲突的程度上通过引用结合于本文中。
优选地，通过超声波型锻设备超声使保持壁70变形到示于图10的结构，设备的超声波扩音器移动到与初始向外突起壁70接合以便施加作用力，当促动超声波系统以施加超声波能量直到以下两个条件之一首先出现(1)超声波扩音器到达相对于隔膜凸缘60预设的位置(即，扩音器相对于超声波设备的固定部分的预设最大延伸距离)；或者(2)2-1/2秒的偏离(lapsing)。
在目前优选工艺中，这导致大约680磅的型锻作用力施加到壁70。然后超声波能量切断，并且扩音器撤离。在壁70依据适当地变形到图10所示的结构之后，在隔膜凸缘60上有十分微小的压力，但压力太微小以致与凸缘的模制形状相比凸缘60实质上没有变形。
泵外壳32和隔膜凸缘60各具有使在泵外壳32内的隔膜34的相对快速和正确安装容易并使保持壁70的后续变形容易的结构，以便当隔膜受到最大设计压力时提供足够牢固的保持接合以防止隔膜脱落。如果泵使用在例如上述美国专利No.6,216,916中一般所示的洗手皂分配器中，那么用于包括隔膜的内部泵部件的一般最大设计压力可以大约是每平方英寸50磅的标准。
如图10所示，泵外壳32具有限定在内壁72和外部壁70之间的通道。为了便于参考，图10显示了四个箭头箭头75、箭头77、箭头79以及箭头81。箭头75显示了相对于隔膜34和隔膜凸缘60的基本轴向向外方向。箭头77代表相对于隔膜34及其凸缘60的基本轴向向内方向。箭头79代表相对于隔膜及其凸缘60的基本径向向外方向。箭头81代表相对于隔膜34及其凸缘60表的基本径向向内方向。
在下面的讨论和权利要求中，通道的表面以及凸缘60参考经通道和凸缘(即图9和图10)径向的截面视图描述。
通道至少部分由基本径向或竖直向的第一表面82以及第二角状表面(angled surface)84限定。角状表面84可以表征为在(1)基本轴向向内(在箭头77的方向并且相对于泵促动侧，隔膜顶盖从促动侧突起)，以及(2)径向向外(在箭头79的方向并且相对于隔膜中心)延伸。角状表面84的较低端是与在保持壁70内侧上的面向径向内侧的稍微弯曲或凹入表面87并接的内角或弯曲表面86。表面87从角86稍微径向向外(相对于隔膜并且在箭头79的方向)延伸并且在基本轴向向外(在箭头75的方向)朝泵的促动侧的方向从弯曲角表面86延伸，隔膜从促动侧突起。泵外壳保持壁70的远端部分变形并且在表面87的外端弯曲。
隔膜凸缘60具有独有的结构以使容易在泵外壳32内的放置并且容易在外壳32内的凸缘60的保持。特别地，隔膜凸缘60具有由截面10所示的下列表面限定的表面区域(a)从连接元件58与凸缘60连接的区向外(在箭头79的方向)延伸的基本直的、轴向向外延伸表面90；(b)远离连接元件58与凸缘60连接的区轴向向内(箭头77)延伸的基本直的、向内延伸表面92；(c)从表面92沿径向向外并轴向向内延伸并且是凸缘60到连接元件58的连接位置的轴向向内的基本直的、内发散表面94；(d)从表面90沿径向向外并轴向向外延伸并且是凸缘60到连接元件58的连接位置的轴向向外的基本直的、外发散表面96；(e)从外发散表面96延伸的角表面98；
(f)从第一角表面98延伸并且相对于隔膜横向或径向向外(箭头79)延伸的横向延伸表面100；(g)从横向延伸表面100延伸的第二角表面102；以及(h)从第二角表面102延伸的横向外围表面104。
与第二角表面102相邻的外围表面104的边缘可以限定为是相对于表面104的剩余部分是轴向向外和径向向外的外边缘。表面104从第二角表面102沿轴向向内和径向向内到内边缘延伸，经由外部角或弯曲表面106与内发散表面84连接。在角106的外围表面104的边缘可以表征为表面104的内边缘。因此，沿第二角表面102的表面104的外边缘定位成比角106处外围表面104的内边缘从隔膜加压部分(即顶盖52)进一步横向或径向向外(箭头79)。
泵外壳32配置为便于将隔膜34组装到到泵外壳32内并且易于容纳隔膜凸缘60。
为此，将注意到，泵外壳内壁72具有远端110以及面向横向外侧的横向表面112。当泵外壳外保持壁70关于隔膜凸缘60(图10)适当变形时并且当泵没有促动为在泵内对液体加压时，那么优选得到下列情况(1)隔膜顶盖52和底壁54没有受到显著变形或过度应力，(2)如图10所示，隔膜连接元件58的内表面与泵外壳内壁端面110隔开，以及(3)如图10所示，隔膜凸缘内表面92与泵外壳内壁横向表面隔开。
在泵外壳外部保持壁70与隔膜凸缘60的外表面接合的变形前，横向表面112和隔膜凸缘表面92之间的间隔适于将隔膜凸缘60安装到其在泵外壳内的适当位置是尤其希望的。
当泵促动时，并且尤其如果促动产生相邻隔膜34相对高的压力，隔膜凸缘壁92的一部分可以与泵外壳内壁横向表面112接合，尤其靠近泵外壳内壁端面110。这个接合有助于防止隔膜凸缘60的脱落。这保证了隔膜34在泵外壳32内将适当地保持停留，并且防漏密封接合在泵内将持续存在。
在泵外壳外部保持壁70与隔膜凸缘60的外表面接合的变形前，在隔膜连接元件58的内表面和泵外壳内壁端面110之间的间隔允许轻易地将隔膜34设置在泵外壳32内。进一步，在连接元件58和泵外壳内突起壁72的端面110之间的间隔在下列情况下允许一些数量的移动或者连接元件58的挠曲(1)在泵外壳内放置隔膜34的过程中，(2)在相对于隔膜凸缘60泵外壳外部保持壁70的后续变形过程中，以及(3)在泵的操作或促动过程中。
在一些应用中，尤其是泵最大设计压力相对低的应用中，内突起壁72可以省略。
根据本发明的一方面，连接元件58优选为作为应力隔离的零件。在图10所示的优选形式中，连接元件58具有弓形截面。进一步，在目前预期的最优选的形式中，连接元件58至少在其径向长度方向的主要部分具有均匀的厚度(即连接元件的长度基本在图10中箭头79的方向)。进一步，目前连接元件58的最优选形式限定了从泵的外部观察到的、在隔膜加压部分周围的凹入环形通道。在图10所示的连接元件的最优选形式，其可以表征为具有侧向导向、基本U形结构。
新颖的应力隔离连接元件58起隔离的作用或者至少最小化应力的转移到隔膜凸缘60的径向向内的隔膜34的一部分上。在泵外壳外部保持凸缘70与凸缘60接合的变形或型锻工艺过程中这是尤其重要的。已经发现泵外壳外部保持凸缘70与凸缘60接合的变形动作可以产生在隔膜弹性材料内一些数量的压力。连接元件58的弓形结构已经发现为对于最小化转移到从连接元件58沿径向向内延伸的隔膜的内部部分内的这种应力尤其有效。
隔膜凸缘60的各种独有的表面提供不同的优点。特别地，表面94(图10A)与相邻泵外壳表面84的几何形状匹配以便在组装过程中最小化凸缘60移位的可能，并且这也相对于具有更加复杂的几何形状设计减小组装作用力。
凸缘表面104以及相匹配的外壳外保持壁70的稍微弓形表面87通过指引超声波能量在某种程度上改进变形壁70的工艺有助于超声波变形工艺。
如图10所示，壁70的内表面87具有进一步横向从隔膜顶盖(图10中箭头79的方向)沿壁70从壁的底部(在角86)到相对于隔膜凸缘60变形的壁70的自由端增加距离的结构。保持壁内表面87的形状有助于壁的底部整体变细或变薄并且使壁70的外部分在希望的变形结构中的变形容易。
隔膜凸缘角表面102优选为如图10所示的圆形，但也可以是基本直的以及角状。表面102使隔膜凸缘60的区域内的几何形状与变形保持壁70的内表面几何形状相匹配，以便加强隔膜凸缘60的保持并且加强组件经受在泵的操作过程中由于泵的加压产生的脱落力的能力。
隔膜凸缘表面100优选为是基本直的，但也可以是稍微弯曲的。表面100允许隔膜凸缘60的区域与保持壁70的相邻内表面的几何形状匹配以加强隔膜凸缘的保持并且加强组件经受由泵的加压产生的脱落力的能力。
隔膜凸缘表面98优选为是稍微弯曲的，但也可以是直的。表面98允许隔膜凸缘60的区域与保持壁70的相邻内表面的几何形状匹配以加强隔膜凸缘的保持并且加强组件经受由泵的加压产生的脱落力的能力。
隔膜凸缘表面96优选为是基本直的，但也可以是稍微弯曲的。表面96允许隔膜凸缘60的区域与保持壁70的相邻内表面的几何形状匹配以加强隔膜凸缘的保持并且加强组件经受由泵的加压产生的脱落力的能力。
泵的新颖的排放结构提供了如下文讨论的操作优点。如图9、图11和图12所示，排放结构可以表征为包括排放导管或喷管36的组件以及弹性、压力可动的输出阀38。除了泵30，排放结构部件(即喷管36和阀38)可以在分配系统中采用。
图11和12说明了在喷管36的远端关于阀38变形前的处于模制结构中的排放导管或喷管36。如下文所述，阀38优选为设有独有的凸缘结构以适应排放导管或喷管36的远端的变形，在某种程度上使在喷管36的远端部分的变形后阀的组装和适当保持变得容易。阀凸缘还可适应保持结构的确立以加强克服阀脱落的抵抗力并且加强在阀38和喷管36之间的不漏流体接合。
如图12所示，排放导管或喷管36的模制结构具有用于适应在喷管36的端部内阀38的初始放置的向外突起、刚性变形的保持壁120。随后，如下文所述，保持壁120的远端部分通过刚性变形阀38的外围部分的壁型锻。
如图12所示，如下文所述，排放导管或喷管36包括用于在某种操作条件下限制阀38向内移动的向内凹入限制结构。如图12和图20所示，限制结构限定了(1)无孔中心平坦连接表面130，以及(2)无孔外围弯曲表面132。
如图20所示，排放导管或喷管36包括环形壁136以及连接环形壁136和限制结构外围弯曲表面132的多个支柱138。多个流动通道140限定在连接支柱138之间。如图12和图20所示，各支柱138的面向外侧的表面是稍微角状或弯曲向外。参考图20，平坦表面130、弯曲表面132、支柱138以及环形壁136一起限定了用于当阀适当安装并且在如图16所示的封闭情况下限制阀38相对向内变形或移动的限制结构。
排放阀、分配阀或输出阀38分别如图13和图14所示。在目前优选形式中，阀是″压力可开″阀，当足够的压力差施加在阀上时阀打开(即随着在一侧增加压力和/或在另一侧减少压力)。
在图13和图14所示的阀38的目前优选形式中，阀38模制为由柔性、易曲、弹性并且可恢复的材料制成的单一结构。这可以包括弹性体，例如合成的热固性聚合物，包括硅橡胶，如由美国DowCorning公司以DC99-595-HC销售的硅橡胶。另一适合的硅橡胶材料是由美国Wacker Silicone公司以Wacker3003-40商标销售的。这些材料的硬度等级均为肖氏A级40。阀38还可以由其他热固性材料、其他弹性体材料、热塑性聚合体或者热塑性弹性体模制成，包括那些基于例如热塑性丙稀、乙烯、氨基甲酸乙酯以及苯乙烯的材料，包括它们的卤化配对物。
阀38的设计结构以及其操作特征与在美国专利No.3,409,144中以参考标号3d标记的阀的结构和操作相似。那件专利的描述在其与本发明相关且不与本发明冲突的程度上通过引用结合于本文中。
如本文图13和图14所示，阀38包括柔性、具有向外凹入结构(当阀38安装在喷管36内时从阀38的外部观察)的端部或端部部分150。端部150限定了通过端部150延伸的至少一个，优选为两个的分配狭缝152以限定常态自密封封闭口。阀38的优选形式具有两个相互垂直相交的相等长度的狭缝152。相交狭缝152在端部150限定了四个扇形、挡板或翼瓣。挡板从狭缝152的相交点向外打开以响应在上述美国专利No.5,409,144中描述的公知方法中的足够数量的增加压力差。
阀38具有基本面向喷管36内的内侧以及从喷管36基本面向外部的外侧。阀38的内侧适于由液体接触，以及阀38的外侧暴露在周围外部大气中。
阀38包括从阀头150轴向和径向向外延伸的薄裙部154。裙部154的外端部分在放大的、较厚的具有一般楔形横截面的外围凸缘160处终止。
参考图14，阀头150的内侧包括圆形中心平坦表面164以及在中心平坦表面164周围的外围弯曲表面166。狭缝152从阀头中心平坦表面164横向延伸到阀头外围弯曲表面166。
在封闭状态下当阀38与阀头150适当地设置在排放导管36内(图9、图15、图16、图20以及图21)时，阀38相对于喷管36的端部凹入。然而，如示于图19和图20，当端部150通过加压液体受迫从其凹入部分向外时，阀打开。更加特别地，如图18、图19和图20所示，当在阀38内侧上的压力超过预设数量的外部周围压力时，阀38受迫向外从凹入或缩回位置到延伸、打开位置。
在阀打开工艺中，阀头150初始向外移位同时仍然保持在其基本凹入、封闭结构中。凹入端部150的初始向外移位由相对薄的柔性裙部154适应。裙部154从凹入的静止位置移动到加压位置，其中裙部154朝喷管36的开放端向外延伸。然而，阀38并不打开(即狭缝152没有打开)直到阀头150已大体完全移动到充分延伸位置。事实上，随着阀头150向外移动，阀头150受到定向为径向向内的压力倾向于进一步抵抗狭缝152的打开。进一步，随着阀头150向前移动并且甚至在套筒154到达完全延伸位置后，阀头150大体保持在其向外凹入结构。然而，当内部压力与外部压力相比变得十分大时，那么在延伸阀头150中的狭缝152打开以分配产物。
如图16所示，当阀38适当地设置在喷管36的远端内时，排放喷管36限定了用于容纳并与阀凸缘160的一部分接合的环形阀座170。如图16所示，当阀38适当地设置在喷管36的远端内时，阀头内部中心平坦表面164相对喷管配套中心平坦表面130固定。相似地，阀头内侧的外围弯曲表面166与喷管外围弯曲表面132接合并且固定在喷管外围弯曲表面132上。
排放导管或喷管36的部分阀限制结构即喷管表面130和132可防止阀头150进一步向内偏移到喷管36内。这种结构防止只要周围外部大气压力超过喷管36内的压力时，周围大气通过阀38向内排气到喷管和泵。那是不希望发生的，因为泵分配液体的后续操作将导致液体连同向内排入的空气排放数量的减少。
关于图16，可以理解，在喷管36远端的流路140横向向外阵列在阀38端部150的外围边缘处或之外。因此，实质上阀头150的整个内部表面通过喷管36的内部限制结构可以支撑或限制以相对于向内排气作用力。
在泵的促动过程中当喷管36内的液体由泵加压时，流动通道140内的加压液体抵抗阀套筒154。当过阀套筒154的压力差充分大时，阀套筒154受迫向外并且传送阀头150向外远离其与喷管阀限制表面130和132的固定接合点。然后液体能够在阀头150的内部表面和喷管阀限制表面130、132之间移动以便向阀头150的内部表面加压。这导致了在阀38内部表面的较大总作用力并且阀移动到图20所示的向外延伸打开的分配位置。
图14说明了阀凸缘160的新颖并且有利的轮廓结构。阀凸缘160容易地适应阀到喷管内的适当组装，便于阀凸缘160之上的喷管保持壁120的刚性变形或型锻，并且便于阀38到喷管36的有效附着的确立，某种程度上提供了加强的对阀脱落的抵抗并且某种程度在阀凸缘160和喷管36之间提供了加强的防漏密封接合。
在下面讨论和权利要求中，阀凸缘160的表面参考通过阀38(图14和图16)的径向截面示意图来描述。
凸缘160可以表征为从套筒154外围延伸的、绕纵轴线172(图14)的基本环形结构的弹性材料，纵轴线172沿相对于通过阀的流体的流动方向轴向向内和轴向向外延伸。限定阀凸缘160的一般环形结构的弹性材料定位在纵轴线172的周围并且径向向外。形成凸缘160的弹性材料具有至少部分由下列表面限定的表面区域(A)从套筒154大体轴向向外延伸的第一表面191；(B)从套筒154大体轴向向内延伸的第二表面192；(C)从第一表面191大体轴向向外和径向向外延伸的第三表面193；(D)第四表面194，其从第二表面大体轴向向内和径向向外延伸以便第三和第四表面大体发散；(E)从第三表面193大体轴向向内和径向向外延伸的第五表面195；(F)从第四表面大体轴向向外和径向向外延伸的第六表面196；(G)从第六表面196大体轴向向外延伸的第七表面或台肩表面197；(H)从第七表面197大体轴向向内延伸的第八表面198；(I)从第八表面198大体轴向向外延伸的第九表面199；以及(J)从第九表面199大体径向向内延伸的第十表面或唇缘210。
如图1和图16所示，阀凸缘160的上述结构尤其适合通过超声波变形将喷管保持壁120(图12)的型锻适应为刚性变形的保持结构。
喷管保持壁120的超声波型锻可以通过如上所述用于隔膜凸缘60的超声波型锻泵外壳保持壁70的大体相同的工艺实现。在目前用于超声波型锻喷管保持壁120的优选工艺中，超声波扩音器施加大约1075磅的型锻作用力到壁120上。然而，采用其他型锻工艺也可以实现，包括非超声波型锻技术。
在目前最优选的工艺中，壁120相对输出阀凸缘160型锻以便在大约0.000英寸到0.004英寸之间压缩凸缘160，最优选为0.004英寸。
在部件已经如上所述地组装以提供可操作泵30后，泵30可以与流体的供应(例如液体肥皂)连接，并且然后操作为或促动为分配液体。泵30尤其适合与在美国专利No.6,216,916中说明和描述的的分配器10类型结合。
无论如何，泵30利用直接或间接通过插入机械元件(例如美国专利No.6,216,916中说明的促动杆31)在柔性顶盖52上推进来促动。柔性、弹性顶盖52由足够作用力向内推进以便它在腔内对液体加压并且如本文中的图19所示稍微变形或者塌陷。
顶盖52的腔内液体的加压在入口导管座64之上的隔膜挡板56内表面上施加作用力。这种情况在挡板56的外部表面和座64之间建立了更好的不漏流体接合。然后顶盖52腔内的加压液体经在凸台44内的出口流动通道压出到出口排放结构或喷管36内，并且相对输出阀38的套筒154流动。如图19所示，这种情况引起输出阀38打开。
当使用者停止在弹性顶盖52的推力时，顶盖52返回其初始未受力的向外凸起结构。这增加了在顶盖52下腔的体积以便减小在腔内的压力。在顶盖腔内减小的压力迫使隔膜挡板56远离座64(如图21所示)。液体一般总是在入口导管42内存在以便然后在入口导管42内的液体可以经开放入口挡板56流动到隔膜顶盖52的腔内并且到泵内的与腔连通的其他排放通道内。由于限制结构表面130和132(图16)，在隔膜腔内减小的压力的影响下输出阀头150没有向内开放。当隔膜顶盖52受到高的、快速施加促动力时，限制结构还可以最小化在输出阀上38水压水锤压力的影响。
当推力已经从隔膜顶盖52释放时，在排放喷管36内流体的压力恢复到大体周围大气压力(由于泵内液体静态端部，或稍微高于周围大气压力)。然后，由于输出阀38的固有弹性，输出阀38恢复到其常态自密封封闭结构(图1以及图14到图16)。在所示的输出阀38的优选形式中，即时液体保持在阀上的泵内，阀38具有足够的弹性以保持其自密封封闭结构，因为在封闭的阀38上的这种液体施加的静态端部压力并不足以打开阀38。
从本发明的上述详细介绍及其图示中容易看出，在不脱离本发明的新颖概念或原理的精神和范围的前提下，可以对本发明进行许多种其它的变更和修改。
权利要求
1.一种用于从液体供应源中分配所述液体的排放结构，所述结构包括限定用于与来自所述液体供应源的所述液体建立流体连通的流动通道的排放导管；弹性、压力-可促动阀，其(1)延伸过初始、大体不变形的封闭结构的所述排放导管流动通道，(2)具有由所述液体接触的内侧和暴露在周围外部大气的外侧，(3)具有限定部分所述内侧以及限定常态自密封封闭口的端部，以及(4)限定部分所述内侧并从所述阀头的外围延伸以适应于当所述阀内侧一部分的压力超过所述阀外侧上的压力预设数量时所述阀头向外到开放结构的移动的套筒；以及当所述阀在所述初始大体不变形的封闭结构中时，设置在所述排放导管内与在所述阀头的所述阀内侧接触的限制结构，所述限制结构及所述排放导管一起限定至少一个流路，以用于初始适应来自所述供应的液体在横向越过所述阀头的所述阀套筒处相对所述阀内侧的一部分的流动，当在阀外侧上的周围外部压力超过在阀内侧上的压力时所述限制结构防止所述封闭口向内开放。
2.根据权利要求1所述的排放结构，其特征在于所述阀头的所述内侧包括中心平坦表面以及外围弯曲表面；所述口由通过从所述阀头中心平坦表面横向延伸到所述阀头外围弯曲表面内的所述阀头的狭缝限定；以及所述限制结构限定(1)用于与所述阀头中心平坦表面配套接合的无孔中心平坦接合表面，以及(2)用于从所述阀头平坦表面到至少横向越过所述狭缝的位置来配套接合所述阀头外围弯曲表面的无孔外围弯曲表面。
3.根据权利要求1所述的排放结构，其特征在于所述排放导管包括经由多个连接支柱与所述限制结构的外围并接的环形壁，以限定多个流动通道，其适应在横向越过所述阀头的所述阀套筒处相对所述阀内侧的流动。
4.根据权利要求1所述的排放结构，其特征在于所述排放导管是具有用于容纳所述液体供应源的加压储液器的泵的一部分。
5.一种用于弹性、压力-可动阀的外围安装凸缘，所述阀可以在向外流动方向上排放流体产物并具有限定常态自密封封闭分配口的端部以及具有从所述端部的外围延伸的套筒，所述外围安装凸缘适于由相对于所述外围安装凸缘刚性变形的保持壁夹持，所述外围安装凸缘包括从所述套筒外围延伸的，绕相对于所述流动方向轴向向内和轴向向外延伸的纵轴线的大体为环形结构的弹性材料，所述大体环形结构定位在所述纵轴线的周围并径向向外，所述弹性材料具有至少部分由下列表面限定的表面区域从所述套筒大体轴向向外延伸的第一表面；从所述套筒大体轴向向内延伸的第二表面；从所述第一表面大体轴向向外并径向向外延伸的第三表面；以及从所述第二表面大体轴向向内并径向向外延伸的第四表面以便所述第三和第四表面大体发散。
6.根据权利要求5所述的阀外围安装凸缘，其特征在于进一步包括从所述第三表面大体轴向向内并径向向外延伸的第五表面。
7.根据权利要求6所述的阀外围安装凸缘，其特征在于进一步包括从所述第四表面大体轴向向外并径向向外延伸的第六表面。
8.根据权利要求7所述的阀外围安装凸缘，其特征在于进一步包括从所述第六表面大体轴向向外延伸的第七表面；以及从所述第七表面大体轴向向内延伸的第八表面。
9.根据权利要求8所述的阀外围安装凸缘，其特征在于进一步包括从所述第八表面大体轴向向外延伸的第九表面；以及从所述第九表面大体径向向内延伸的第十表面。
10.一种隔膜泵包括(A)弹性材料的隔膜被模制以限定(1)弹性可变形加压部分，其(a)从外部观察具有无形变凸起结构，以及(b)限定了从内部观察用于加压流体的凹入容纳区；(2)从所述加压部分的外围延伸的连接元件；以及(3)安装凸缘，其(a)从所述连接元件的外围大体径向延伸，(b)厚度大于所述连接元件，(c)具有在朝外部方向上从所述连接元件向外延伸的第一表面，以及(d)具有在远离外部的方向上从所述连接元件向内延伸的第二表面；以及(B)限定入口和出口并且进一步包括用于保持所述隔膜安装凸缘的保持结构的泵外壳，所述保持结构包括具有横向表面和端面的突起壁，当所述泵没有对所述流体加压时所述壁端面与所述隔膜连接元件隔开，当所述泵没有对所述流体加压时所述壁横向表面与所述隔膜安装凸缘第二表面隔开，由此便于将所述隔膜组装到所述泵外壳内。
11.根据权利要求10所述的泵，其特征在于所述安装凸缘第二表面限定了大体为内圆柱的表面。
12.根据权利要求10所述的泵，其特征在于所述连接元件是弓形。
13.根据权利要求10所述的泵，其特征在于所述连接元件限定了向外突起但没有与所述保持结构突起壁端面接合的凸起表面。
14.根据权利要求10所述的泵，其特征在于当所述泵对所述流体加压时，所述保持结构突起壁横向表面的至少一部分可由所述安装凸缘的一部分接合。
15.一种用于泵的隔膜，所述隔膜包括弹性材料被模制以限定(A)弹性可变形加压部分，其(1)从外部观察包括无形变凸起结构，以及(2)限定了在所述凸起结构下方用于容纳流体的容纳区，所述流体可通过变形所述加压部分来加压；(B)从所述加压部分的外围延伸的应力隔离连接元件，所述应力隔离连接元件具有非线性截面结构；以及(C)安装凸缘，其(1)从所述应力隔离连接元件的外围延伸，以及(2)可以设置在所述泵的保持结构内。
16.根据权利要求15所述的隔膜，其特征在于所述隔膜包括在所述加压部分底部周围的环形底壁；以及所述应力隔离连接元件具有弓形截面并且连接所述环形底壁和所述安装凸缘。
17.根据权利要求16所述的隔膜，其特征在于所述弓形截面至少在其径向长度方向的主要部分上具有均匀的厚度。
18.根据权利要求17所述的隔膜，其特征在于所述弓形截面限定了从外部观察绕所述加压部分的凹入环形通道。
19.一种用于具有包括刚性变形外部保持壁的保持结构的泵的隔膜，所述隔膜包括弹性材料被模制以限定(A)弹性可变形加压部分，其(1)从外部观察包括无形变凸起结构，以及(2)限定了从内部观察用于加压流体的凹入容纳区；以及(B)安装凸缘，其(1)与所述加压部分的外围连接，(2)可以设置在所述泵内以便所述外部保持壁相对于所述安装凸缘可以刚性变形，以及(3)具有从所述套筒的外围延伸的弹性材料的大体环形结构，其中所述材料具有由下列表面限定的表面区域(a)内和外发散表面，其中所述内发散表面在所述凸缘与所述加压部分连接的内部位置并且其中所述外发散表面在所述凸缘与所述加压部分连接的外部位置；(b)从所述外发散表面延伸的第一角表面；(c)从所述第一角表面延伸的横向延伸表面；以及(d)从所述横向延伸表面延伸的第二角表面。
20.根据权利要求19所述的隔膜泵，其特征在于所述弹性材料的大体环形结构的所述表面区域进一步包括具有外边缘和内边缘的横向外围表面，其中所述外边缘比所述内边缘从所述加压部分进一步地横向定位。
全文摘要
提供用于分配流体的系统中的部件。弹性隔膜(34)提供用于隔膜泵(30)。隔膜(34)包括加压部分(52)以及通过连接元件(58)连接到外围安装凸缘(60)用于在泵(30)的外壳(32)内安装隔膜(34)的环形底壁(54)。泵外壳(32)具有可以相对于隔膜凸缘(60)型锻的保持壁(70)。泵外壳(32)具有包含输出阀(38)的排放结构(36)以及邻近阀(38)的限制结构(130，132)以防止通过输出阀(38)向内排气。输出阀(38)包括通过保持壁(120)保持的凸缘(160)，并且其从排放结构(36)突起并型锻为与输出阀凸缘(160)接合。
文档编号B65D5/72GK1871163SQ200480031524
公开日2006年11月29日 申请日期2004年10月7日 优先权日2003年10月28日
发明者J·D·哈顿, S·R·塔基, J·M·赫斯三世 申请人:西奎斯特封闭件外国公司