本发明涉及用于分配流体的类型的泵，并且更具体地涉及一种用于分配清洁、消毒或皮肤护理产品(例如产品如肥皂、凝胶、消毒剂、保湿剂等)的泵中的弹簧。本发明特别涉及轴向可压缩的并且通过泵室的体积在轴向减小而引起分配的泵和弹簧。
背景技术：
已知各种类型的流体分配器。特别是，用于分配诸如肥皂之类的清洁产品，存在种类繁多的手动或自动致动的泵，其将给定量的产品分配到使用者的手中。
消费产品可包括作为包装件的一部分的分配出口，由使用者向下按压包装件的顶部来致动。这种包装件使用在液体的液面之下延伸的汲取管和抽吸液体并通过出口喷嘴向下分配液体的活塞泵。
商用分配器经常使用能够放置在固定于盥洗室等的墙壁上的分配装置中的倒置的一次性容器。泵可以集成为一次性容器的一部分或者可以是永久分配装置的一部分，或两者都是。这种装置通常更加坚固，并且当它们固定到墙上时，在致动所需的力的方向和大小上可获得更大的自由度。这种装置还可使用识别使用者手位置的传感器并引起分配单位剂量的产品。这避免了使用者接触设备和相关的交叉污染。它还防止了能够导致分配机构损坏和过早老化的错误操作。
倒置分配器的一个特征是需要防止泄漏。由于泵出口位于容器下方，如果泵有任何泄漏，重力将会作用导致产品逸出。对于相对易挥发的产品如酒精溶液，情况尤其如此。实现无泄漏操作通常关联到相对复杂和昂贵的泵。然而，为了便于更换空的一次性容器，泵的至少一部分通常也是一次性的并且必须是生产经济的。因此存在对可靠且无滴漏，还生产简单和经济的泵的需求。
在wo2009/104992中已经描述了一种一次性分配系统，其使用泵从倒置的可收缩容器分配单位剂量的流体。该泵仅由两个元件形成，即弹性泵室和具有内部阀和外部阀的调节器。通过对泵室施加侧向力，使其部分收缩并通过外部阀排出其内含物来进行泵的操作。一旦侧向力被移除，泵室就通过内部阀再填充。填充力由泵室壁的固有弹性提供，其必须足以克服基于容器的收缩阻力的任何背压。尽管该泵是有效的，但是操作该泵所需的侧向力有时会限制其集成到分配器主体中。其它分配系统使用轴向力，例如力的指向与流体被分配的方向对齐。期望提供一种能够以这种方式操作的泵，该泵还能够被集成到现有的轴向操作分配器中。
技术实现要素：
鉴于上述类型的流体泵，本发明的一个目的是提供一种用于轴向操作分配器的替代泵。该泵可以是一次性的，并且期望地在使用时可靠且无滴漏，并且生产卫生、简单且经济。
本发明具体涉及根据所附权利要求1所述的泵，根据所附权利要求19所述的弹簧阀布置，根据所附权利要求20所述的泵组件，根据所附权利要求21所述的分配流体的方法，根据所附权利要求23所述的模具，根据所附权利要求24所述的一次性流体分配包装件以及根据所附权利要求25所述的分配器。在下面的描述和附图中阐述了所附从属权利要求中的实施例。
因此，提供了一种流体泵，其包括限定轴线α且具有泵入口和泵出口的泵体，以及设置在泵体内的弹簧阀组合，所述弹簧阀组合包括弹簧体、第一阀元件和第二阀元件，该弹簧体具有第一端部、第二端部和位于它们之间的弹簧区段，所述弹簧区段在轴向方向上从初始状态到压缩状态是可压缩的并且随后可扩张到其初始状态，第一阀元件设置在弹簧体的第一端部，第二阀元件设置在弹簧体的第二端部，其中所述弹簧体以及第一和第二阀元件一体形成，并且其中第一和第二阀元件与泵体的内部相互作用以限定出相应的单向入口阀和单向出口阀。
泵体和弹簧阀组合的这种组合允许流体泵使用轴向力从流体储存器分配流体。所述流体可以是肥皂、洗涤剂、消毒剂、保湿剂或任何其它形式的清洁、消毒或皮肤护理产品。弹簧体和在弹簧体端部处的阀元件的一体形成具有这样的优点，即当轴向力施加到弹簧上时，弹簧体和阀元件可联合作用。在轴向力的影响下，弹簧可被压缩然后充当能量储存器。随着弹簧的轴向运动及其压缩，具有相应阀元件的第一和第二端部将相对于彼此运动，在这种情况下彼此相向运动。当轴向力被释放时，弹簧的能量被释放并且端部与它们相应的阀元件将彼此远离运动。扩张弹簧体的轴向力将导致端部和它们相应的阀元件的相反运动。
一体形成弹簧阀组合允许具有这种组合的流体泵仅由两个部件构成，即弹簧阀组合和形成泵室的泵体。这就制造和组装以及为了再循环目的而言可以是有利的。
在一个实施例中，第二阀元件形成为从第一端部向外突出的圆周元件，例如作为远离第一端部延伸的圆周裙部。第一阀元件可形成为向外突出的圆周元件，例如朝向第二端部突出的圆周裙部。可选地，第一和/或第二阀元件可各自形成为从相应的弹簧端部向外突出的圆周圆盘。优选地，所述圆盘是平面的，即二维的。在一个实施例中，第一和/或第二阀元件可以是圆锥形或截头圆锥形。
第一阀元件可具有延伸超过弹簧区段宽度的外径。此外，所述裙部或圆盘可以是部分球形或抛物线的形状。第二阀元件可以环绕第二端部或轴向延伸超过第二端部。
优选地，弹簧体从第一端部朝向第二端部逐渐变细。此外，第二阀元件可具有比第一阀元件相对较小的直径。弹簧体的逐渐变细，即其外表面和阀元件的尺寸允许弹簧体在组装期间轻易地从泵入口端插入到泵体中。
根据另一个实施例，弹簧体的第一端部和/或第二端部可包括用于将弹簧阀组合接合到泵体中的接合构件。所述第一和第二端部可形成为与泵的其它部件相互作用以将弹簧保持在位。在一个实施例中，它们可以分别形成与泵入口和泵出口相互作用的圆柱形或部分圆柱形或截头圆锥形的塞子。
根据一个实施例，第一和第二端部各自包括至少一个用于允许流体通过或围绕相应部分的流动通道。第一和第二端部还可形成有通道或渠道，以允许流体沿着弹簧经过或通过这些相应的端部流动。第二端部中的通道允许在弹簧体上施加轴向压缩力时流体经由第二阀元件流出泵体。第一端部中的通道允许流体流过第一端部处的接合构件并且在释放轴向压缩力时流过第一阀元件。优选地，第二端部处的至少一个流动通道设置在接合元件上或接合元件中。
第一端部可进一步包括开放式支撑结构，所述支撑结构用于支撑在第一端部处的第一阀元件和/或接合构件，同时允许流体从接合元件穿过支撑结构流到第一阀元件。所述支撑结构将第一阀元件保持在适当的位置和形状以最佳地起作用，并且可包括至少一个与接合元件中的通道对齐的开口以允许流体流过。支撑结构可被连接到第一阀元件的第一部分，使得第一阀元件的第二部分能够自由运动并且当与泵体的内部接合时用作阀。此外，所述支撑结构还用于相对于泵体支撑弹簧体并且可用作接合构件和第一阀元件之间的间隔件。优选地，支撑结构是十字形支撑元件，以提供足够的开放空间以允许流体从分配器到第一阀元件流动。任何其它可允许流体从分配器到第一阀元件流动的形状也是可能的。
弹簧体可具有任何适当的形式，优选可模制或可注射成型的打开形状。特别地，弹簧体可以是任何形状的螺旋形(锥形、桶形、沙漏形等)、六角手风琴形(锯齿形、s形等)、片簧形或其他形状，并可具有对应于泵室内部的外部轮廓。弹簧体可包括一系列轴向对齐的弹簧区段，每个弹簧区段可以在轴向方向上从初始打开状态压缩到压缩状态，并被偏置以随后扩张到其打开状态。弹簧区段在它们的初始打开状态下可具有任何适当的形状，包括圆形、椭圆形、菱形或类似形状。它们还可以围绕诸如圆形六角手风琴或二维的轴线旋转对称，在垂直于轴线的一个方向上具有大致恒定的形状，例如片簧。在一个优选实施例中，弹簧体包括二维的或片簧区段。这些具有优点使它们可以相对容易地在两部分模具中成型。它们还可能比螺旋弹簧更不易受到弯曲或扭曲的影响。
根据一个优选实施例，弹簧体包括至少一个将第一端部连接到第二端部的打开弹簧区段。优选地，弹簧体包括多个打开形状的弹簧区段，所述多个打开形状的弹簧区段在轴向方向上串联接合在一起并彼此对齐以将第一端部连接到第二端部。更优选地，弹簧体包括多个菱形弹簧区段，其在相邻拐角处串联接合在一起。在本上下文中，对“菱形”的提及并不旨在将本发明限制为具有平面侧面和尖角的精确几何形状的弹簧区段。本领域技术人员将理解该形状旨在表示可模制的形式，优选为允许弹性收缩的可注射成型形式，同时使用材料的特性，优选塑性体来产生回复力。此外，由于结构的弹性至少部分地由拐角区域处的材料提供，所以这些区域可以至少部分地增强、弯曲、倒圆或类似操作以优化所需的弹簧特性。
在一个优选实施例中，每个弹簧区段包括沿着彼此平行且垂直于轴向方向的铰接线接合在一起的四个平面叶片。在本上下文中，平面旨在表示二维。所得的构造也可被描述为六角手风琴形。所述平面的叶片可在其区域上具有恒定的厚度。所述厚度可以在0.5mm和1.5mm之间，取决于泵所用的材料以及泵和弹簧的几何设计。例如，已经发现0.7和1.2mm之间的厚度在铰接线之间具有大约7mm的长度的叶片的情况下提供优异的收缩特性。换句话说，叶片厚度与其长度的比例可以是约1:10，但是可以是从1:5的比例到1:15的比例变化。本领域技术人员将认识到，对于给定的材料，这个比例对于确定所得弹簧的弹簧常数将是十分重要的。
在一个优选的替代方案中，叶片可以在其中线处较厚，并且可以朝向其边缘变薄或削薄。它将大部分弹簧力集中到中线以获得更好的稳定性。当弹簧位于圆柱形壳体中时，这是提供大部分回复力的弹簧部分。
根据一个优选实施例，弹簧体、第一阀元件和第二阀元件由塑性体注射成型。通过提供塑性体元件，可以获得易于注射成型的弹簧体。与金属弹簧和阀元件不同，通过使用聚合物材料，弹簧阀组合可被制成与多种不同的清洁流体兼容，而没有腐蚀或污染的风险。此外，考虑到泵的其它元件也是聚合物材料，可以促进泵的再循环。优选地，弹簧体和泵体可由一种相同的材料形成。然而，对于每个元件可选择不同的材料以优化组合的每个元件的特性。
在本上下文中，对塑性体材料的提及旨在包括在环境温度下具有弹性并且在升高的温度下变为可塑性变形的所有热塑性弹性体，使得它们可以作为熔体加工并且被挤压或注射成型。
如上所述，用于泵体和/或弹簧的材料可以是塑性体。塑性体可通过其性质来定义，例如肖氏硬度、脆化温度和维卡软化温度、弯曲模量、极限抗拉强度以及熔融指数。根据例如待分配的流体的类型以及泵体或弹簧的尺寸和几何形状，泵中使用的塑性体材料可以从软质材料到硬质材料变化。因此至少形成弹簧的塑性体材料可具有从50肖氏a(iso868，在23摄氏度下测量)到70肖氏d(iso868，在23摄氏度下测量)的肖氏硬度。使用具有肖氏a硬度为70-95或肖氏d硬度为20-50(例如肖氏a硬度为75-90)的塑性体材料可获得最佳结果。此外，塑性体材料可具有低于-50摄氏度(例如从-90到-60摄氏度)的脆化温度(astmd476)，以及30-90摄氏度(例如40-80摄氏度)的维卡软化温度(iso306/sa)。塑性体此外可具有15-80mpa，优选20-40mpa或30-50mpa，最优选25-30mpa(astmd-790)范围内(例如26-28mpa)的弯曲模量。同样地，塑性体优选具有3-11mpa，优选5-8mpa(astmd-638)范围内的极限抗拉强度。另外，熔融指数可以为至少10dg/min，并且更优选为20-50dg/min(iso标准1133-1，在190℃下测量)的范围内。
适合的塑性体包括天然和/或合成聚合物。特别适合的塑性体包括苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃、弹性体合金、热塑性聚氨酯、热塑性共聚酯和热塑性聚酰胺。在聚烯烃的情况下，聚烯烃优选用作至少两种不同的聚烯烃的共混物和/或用作至少两种不同单体的共聚物。在一个实施例中，使用来自一组热塑性聚烯烃共混物的塑性体，优选使用来自一组聚烯烃共聚物的塑性体。优选的一组塑性体是乙烯α-烯烃共聚物组。其中，乙烯-1-辛烯共聚物已被证明是尤其适合的，特别是那些具有如上定义的性质的共聚物。适合的塑性体可从exxonmobilchemicalco.(埃克森美孚化工有限公司)以及dowchemicalco.(陶氏化学有限公司)获得。
此外，作为允许弹簧安装在圆柱形壳体或泵室中的措施，弹簧区段可具有弯曲的边缘。当从轴向方向观察时所述弹簧可因此具有大致圆形的构造，即其可限定出圆柱形轮廓。将要理解的是，所述弯曲边缘的尺寸可设计成使得弹簧在其未受应力的初始状态下或在其压缩状态下或者在这两个极限状态之间的中间状态下，优选在其压缩状态下是圆柱形的。
弹簧的精确构造将取决于就延伸和弹簧常数而言所需的特性。确定弹簧的延伸程度的一个重要因素是弹簧区段的菱形形状的初始几何形状。在一个优选实施例中，所述弹簧区段在其初始状态下在具有介于90和120度之间的内角的相邻拐角处接合。在完全松弛的弹簧中，角α可以在60至160度或100至130度之间，取决于用于弹簧以及泵体的几何形状和材料。当弹簧插入到泵室中并且在泵压缩发生之前的弹簧初始阶段下，角α通常比完全松弛的弹簧略高，例如高5-10度，对于处于压缩状态下的弹簧，角α向180度增加，例如在压缩状态下可以是160至180度。例如，对于处于初始状态下的弹簧角α可以是120度，并且对于处于压缩状态下的弹簧角α可以是160度。本弹簧的一个特别理想的特征是其经受长度显著减小的能力。优选地，弹簧区段布置成从打开构造压缩到大致平面的构造，在所述平面构造中所述弹簧区段或叶片彼此紧靠，即菱形形状的弹簧区段的相邻侧面变为共面。
在一个特定实施例中，每个弹簧区段可能够轴向压缩至小于其未压缩长度的60％，优选小于50％。总的长度减小将取决于弹簧区段的数量，并且在实际操作中，可能既不需要也不希望将每个弹簧区段压缩到最大程度。在一个特定实施例中，弹簧可以包括至少三个弹簧区段，其可以优选地在几何形状上相同。最优选的实施例具有五个弹簧区段，其提供稳定性和压缩范围之间的良好折衷。
在一个实施例中，泵体包括细长的泵室，该泵室环绕弹簧阀组合并且从邻近第一端部的泵入口延伸到邻近第二端部的泵出口，其中所述泵体在轴向方向上与弹簧体一起可收缩(可压缩)。
这可以通过为泵室提供在泵室压缩期间扭曲的柔性壁来实现。在一个实施例中，当弹簧体压缩时所述柔性壁可翻转或卷起。泵的总弹簧常数可因此是弹簧体和泵室的组合效应。弹簧可在泵室扭曲期间为泵室提供支撑。在本上下文中，支撑旨在表示防止泵室不受控制地扭曲到其可能无法自身恢复的位置。它还可帮助控制扭曲以确保在返回冲程期间更加持续的恢复。应该注意的是，泵体或泵室也可为弹簧提供支撑以便允许弹簧以期望的方式轴向压缩。
为了使弹簧和泵体有效地一起工作，第一和第二端部可分别与泵入口和泵出口接合以在泵室的压缩期间保持这种接合。为此，端部可以是如上所述的塞子形式，其分别紧密地配合到入口和出口中的圆柱形凹槽中，同时允许有用于流体通过的通道。
根据一个实施例，泵出口和/或泵入口具有比相应的第一和第二阀元件小的直径，使得所述阀元件在径向方向上压缩并且第一阀元件可抵靠泵入口的壁接合，同时第二阀元件可抵靠泵出口的壁接合，使得邻近相应阀元件的泵体的内部形成阀座。优选地，位于第一阀元件上的泵体的上部具有比靠近或围绕第一阀元件处小的内径，使得在过渡处形成边缘。在使用泵时该边缘可用作第一阀元件的阀座。
优选地，弹簧体在泵体内稍微预负载。因此，弹簧阀组合的长度可以使得在初始状态下弹簧体以稍微压缩的状态保持在泵体内。即使当泵体处于其初始形状时，使弹簧预负载也将有助于保持弹簧阀组合与泵体接合。
弹簧可具有对应于泵室的内部横截面的外部横截面形状。泵室可以是圆柱形的并且弹簧还可在该区域中限定出大致圆柱形的外轮廓。
有利的是，由于上面讨论的有效设计，流体泵的整个构造可以仅使用两个部件，即泵体和弹簧阀组合来实现，其中弹簧体以及第一和第二阀元件一体形成。这些零件中的每一个都被认为是新颖的和独创的。
可使用各种制造工艺来形成泵，包括吹塑、热成型、3d打印和其它方法。形成泵的一些或全部元件可通过注射成型制造。在一个特定的实施例中，泵体、弹簧和阀的每一个都可通过注射成型来形成。它们可能都是相同的材料或者每一个可使用不同的材料单独地优化。如以上讨论的，所述材料可针对其塑性体质量以及针对其注射成型的适用性进行优化。此外，虽然在一个实施例中所述弹簧由单一材料制造的，但不排除它可由多种材料制造。
在弹簧一体形成为包括入口阀和出口阀的情况下，设计者面临两个相互冲突的要求，这在很大程度上取决于将被泵送的流体：
1.阀应足够柔性以允许良好的密封；
2.弹簧应足够坚硬以提供泵送流体所需的弹簧常数。
本领域技术人员将会理解，这些考虑可以许多不同的方式实现。因此，使用单一材料可能会存在一个最佳的几何形状，其中相互冲突的要求可通过相同的材料来解决。在这种情况下，弹簧可通过标准的单组分注射成型方式生产。在一个替代方案中，为了改变与阀刚性相关的弹簧常数，可改变弹簧的几何形状从而生产更硬或更软的弹簧。这可能仅在某些边界内才有可能，因为这也可能影响泵送冲程的可用体积。
如果通过改变几何形状不能实现解决上述冲突的要求，则能够改变不同部分的材料，这意味着一个或两个阀可由与弹簧不同的材料制成。因此，弹簧-阀部件可由小于等于三种不同的材料组成。弹簧可由非常硬的塑料材料制成而阀可由软塑料材料形成。这可通过使用2-组分成型或3-组分成型、包覆成型或其它先进的生产技术来完成。
弹簧和阀的刚度可通过向原始的基础塑性体材料添加特定百分比的来自相同化学族的更硬的材料来进行微调。在这样做的情况下，只需稍微加硬材料就能容纳具有更高粘度的更坚固的肥皂，同时避免了模具和部件几何形状的花费和复杂性的变化。
因此清楚的是，通过改变材料的含量，可使用用于形成泵的给定部分的相同的注射成型工具来形成用于分配多种流体的泵。
如上所述，泵可仅由两个部件组成，即泵体和弹簧。所述泵体和弹簧可因此包括相互作用以限定出单向入口阀和单向出口阀的部分。阀元件可设置在弹簧上同时阀座设置在泵体上，或者反之亦然。还将理解的是在这种情况下入口阀可能与出口阀是不同的。
本公开还涉及一种泵组件，其包括这样一种泵组件：包括如上所述的泵以及一对套筒，所述一对套筒布置成在泵送冲程期间可滑动地相互作用以引导泵。所述套筒包括与泵入口接合的固定套筒和与泵出口接合的滑动套筒。所述固定套筒和滑动套筒可具有相互作用的止动表面，这些止动表面防止了它们的分离并且限定了泵送冲程。此外，所述固定套筒可包括具有轴向延伸的凸出部分的凹座，并且泵入口具有其尺寸设计成接合在凹座内的外径，且包括靴部，靴部自身翻转以接收所述凸出部分。
此外，本公开涉及一种一次性流体分配包装件，其包括如上所述的泵或如前所述的泵组件，其密封地连接至可收缩产品容器。
本公开还涉及一种从如以上或下文描述的流体泵分配流体的方法，通过在泵入口和泵出口之间在泵体上施加轴向力以引起弹簧体的轴向压缩和泵体的体积减小，允许第二阀元件打开，使得来自泵体的流体穿过泵出口流出，同时第一阀保持关闭，释放泵体上的轴向力以引起弹簧体的扩张和泵体的体积增大，并且允许第一阀元件打开，使得流体被允许流入泵体，同时第二阀保持关闭。
泵体的体积减小导致泵体内的压力增大。在压缩泵室中增大的压力的影响下，第二阀元件将被推开以允许泵室中的流体经泵出口流出泵室。在弹簧体释放时，泵室将扩张并且在泵室中产生负压。该负压导致第二阀元件的关闭和第一阀元件的打开，因此允许流体流过第一阀元件进入泵室。当通过流体的流入消除负压时，第一阀元件将再次关闭。这样，第一阀元件起到单向入口阀的作用而第二阀元件起到单向出口阀的作用。
附图说明
参考以下多个示例性实施例的附图将会理解本公开的特征和优点，其中：
图1示出了分配系统的透视图，其中可以实施所附权利要求中所要求保护的本公开；
图2示出了处于打开构造的图1的分配系统；
图3以侧视图示出了根据本公开的一次性容器和泵组件；
图4a和图4b示出了图1的泵在操作中的局部剖视图；
图5以分解透视图示出了图3的泵组件；
图6以透视图示出了图5的弹簧；
图7以正视图示出了图6的弹簧；
图8以侧视图示出了图6的弹簧；
图9以俯视图示出了图6的弹簧；
图10以仰视图示出了图6的弹簧；
图11示出了沿着线xi-xi穿过图8的弹簧的剖视图；
图12以正视图示出了图5的泵室；
图13示出了位于泵出口上方的泵体的仰视图；
图14是沿图13中的xiv-xiv方向截取的泵体的纵向剖视图；
图15-18是在各个操作阶段中穿过图3的泵的剖视图；
图17a是图17的泵出口的细节透视图；以及
图18a是图18的泵入口的细节透视图。
具体实施方式
图1示出了分配系统1的透视图，其中可以实现所附权利要求中所要求保护的本公开。所述分配系统1包括用于洗手间等中的类型的并且可以名称torktm从scahygieneproductsab(sca卫生用品公司)获得的可重复使用的分配器100。所述分配器100在wo2011/133085中被更详细地描述，其内容通过全部引用并入本文。将要理解的是，本实施例仅仅是示例性的并且本发明还可在其它分配系统中实施。
分配器100包括接合在一起的后壳体110和前壳体112以形成可使用锁118固定的封闭外壳116。所述外壳116通过托架部分120固定到墙壁或其它表面。在外壳116的下侧是致动器124，通过该致动器124可以手动操作分配系统1以分配一定剂量的清洁流体等。如将在下面进一步描述的，上下文中描述的是手动致动器的操作，但是本发明同样适用于自动致动器(例如使用电机和传感器)。
图2以透视图示出了外壳116处于打开构造的分配器100，并且其中容纳有一次性容器200和泵组件300。所述容器200是在wo2011/133085和wo2009/104992中所描述的类型的1000ml的可收缩容器，其内容也通过引用全部并入本文。容器200大体上为圆柱形并由聚乙烯制成。本领域技术人员将理解其它体积、形状和材料也同样适用，并且容器200可根据分配器100的形状以及根据待分配的流体进行调整。
泵组件300具有大致上对应于wo2011/133085中所描述的外部构造。这允许泵组件300与现有的分配器100可互换使用。然而，泵组件300的内部构造不同于wo2011/133085中的泵和wo2009/104992中的泵，这将在下面进一步描述。
图3以侧视图示出了一次性容器200和泵组件300。可以看出，容器200包括两个部分，即硬的后部210和软的前部212。两个部分210、212都是由相同的材料制成但是具有不同的厚度。当容器200排空时，所述前部210收缩到后部中同时流体通过泵组件300分配。这种结构避免了在容器200内形成真空的问题。本领域技术人员将理解，尽管这是容器的优选形式，但是在本发明的上下文中也可使用其它类型的储存器，包括但不限于袋子、囊袋、圆筒等，它们都是对大气密闭和开放的。容器可装有肥皂、洗涤剂、消毒剂、护肤液、保湿剂或任何其它合适的流体，甚至是药品。在大多数情况下，所述流体是含水的，但是本领域技术人员将理解，在适当的情况下可以使用其它物质，包括油、溶剂、酒精等。此外，尽管在下文中参考的是液体，但是分配器1还可以分配诸如分散剂、悬浮液或微粒的流体。
在容器200的下侧，设置有带有连接凸缘216的刚性颈部214。所述连接凸缘216与泵组件300的固定套筒310接合。所述泵组件300还包括终止于孔口318的滑动套筒312。所述滑动套筒312承载致动凸缘314并且固定套筒具有定位凸缘316。套筒310、312都是由聚碳酸酯注射成型的，但是本领域技术人员将清楚地知道可以使用其它相对刚性的可成型材料。在使用中，如将在下面进一步详细描述的，滑动套筒312可相对于固定套筒310移动距离d以执行单个泵送动作。
图4a和图4b示出了穿过图1的分配器100的局部剖视图，示出了操作中的泵组件300。根据图4a，定位凸缘316被后壳体110上的定位槽130接合。致动器124在枢轴132处枢转到前壳体112并且包括接合在致动凸缘314下方的接合部分134。
图4b示出了一旦使用者已经在致动器124上施加力p时泵组件300的位置。在该视图中，致动器124已经绕着枢轴132逆时针旋转，导致接合部分134向致动凸缘314施加力f，使其向上运动。目前为止，分配系统1及其操作基本上与从wo2011/133085已知的现有系统相同。
图5以分解透视图示出了图3的泵组件300，示出了沿着轴线a轴向对齐的固定套筒310、滑动套筒312、弹簧400和泵体500。所述固定套筒310在其外表面上设置有三个轴向延伸的引导件340，每个引导件340具有止动表面342。所述滑动套筒312穿过其外表面设置有三个轴向延伸的槽344，其功能将在下面进一步描述。
图6示出了弹簧400的放大透视图，所述弹簧400是从exxonmobilchemicalco.(埃克森美孚化工公司)可获得的由乙烯辛烯共聚物材料以单件注射成型。弹簧400包括沿着轴线a彼此对齐并且通过多个菱形弹簧区段406接合在一起的第一端部402和第二端部404。在该实施例中，示出了五个弹簧区段406，但是本领域技术人员将会理解，根据所需的弹簧常数可以存在更多或更少的这种弹簧区段。每个弹簧区段406包括四个平面叶片408，所述平面叶片沿着彼此平行且垂直于轴线a的铰接线410接合在一起。叶片408具有弯曲边缘428，并且弹簧区段406在相邻的拐角412处接合。
第一端部402包括环形元件414和十字形支撑元件416。开口418穿过环形元件414而形成。所述十字形支撑元件416在其端部中间被在此处环绕第一端部402的一体形成的第一阀元件420中断。
第二端部404具有肋430和在远离第一端部402的方向上变窄的截头圆锥形主体432。在截头圆锥形主体的外表面上，截头圆锥形主体432形成有两个径向相对的流动通道434。在第二端部404的末端设置有一体形成的第二阀元件436，该第二阀元件436向外突出并且远离第一端部延伸。
图7-10分别是弹簧400的正视图、侧视图以及第一和第二端视图。
从图7开始，可以看见环形元件414和十字形支撑元件416以及第一阀元件420。在该视图中可以注意到，第一阀元件420在形状上是部分球形的并且延伸至比十字形支撑元件416稍宽的外边缘440。同样在该视图中，可以清楚地看出弹簧区段406的菱形形状。弹簧400被描绘为其未受应力的状态并且拐角412限定为大约115度的内角α。本领域技术人员将认识到，可以调整该角度以改变弹簧的性能并且该角度可以从60至160度，优选从100至130度并且更优选在90和120度之间变化。还可以看见的是具有肋430、流动通道434和第二阀元件436的第二端部404的截头圆锥形主体432。
图8描绘了在弹簧区段406的菱形形状的平面中观察的弹簧400的侧视图。在该视图中，可以看出铰接线410，同样可看到弯曲边缘428。应该注意到，在相邻弹簧区段406接合处的拐角412处的铰接线410'明显长于相邻平面叶片408接合处的铰接线410。
图9是在第一端部402上方的视图，示出了通过开口418观察的具有十字形支撑元件416的环形元件414。图10示出了从图9的相反端观察的弹簧400，其中第二阀元件436处于中央并且其后的第二端部404的截头圆锥形主体432被流动通道434中断。在第二端部404的后面，可以看到相邻弹簧区段406的弯曲边缘428，其在该视图中限定出大致圆形的形状。在所示实施例中，环形元件414是弹簧400最宽的部分。
图11是沿着图8中的线xi-xi的剖视图，示出了在铰接线410'处通过平面叶片408的厚度变化。可以看出，每个叶片408在位置y-y的中线处最厚，并且朝向较薄的弯曲边缘428被削薄。这种逐渐变细的形状将弹簧的材料强度朝中线集中并围绕轴线a集中力。
图12更详细地示出了图5的泵体500的正视图。在该实施例中，泵体500也由与弹簧400相同的塑性体材料制造。这对上下文中的制造和处置都是有利的，但是本领域技术人员将会理解，对于不同的部分可使用不同的材料。泵体500包括泵室510，所述泵室510从泵入口502延伸到泵出口504。所述泵出口504的直径小于泵室510的直径并终止于喷嘴512中，喷嘴512初始是通过扭开封闭件514封闭的。从喷嘴512往后的是环形突起516。泵入口502包括靴部518，该靴部518自身卷起并终止于加厚的边缘520。
图13示出了指向泵出口504上的泵体500的端视图。泵体500除了矩形的扭开封闭件514之外是旋转对称的。可以看到泵出口504、泵室510和加厚边缘520之间的直径变化。
图14是沿着图13中的方向xiv-xiv截取的泵体500的纵向剖视图。泵室510包括柔性壁530，所述柔性壁530具有邻近泵入口502的厚壁区段532和邻近泵出口504的薄壁区段534。所述薄壁区段534和厚壁区段532在过渡处536接合。薄壁区段534从具有减小的壁厚度的过渡处536向泵出口504厚度逐渐减小。厚壁区段532从具有增加的壁厚度的过渡处536向泵入口502厚度逐渐增加。厚壁区段532还包括入口阀座538，在入口阀座538处，泵室510的内径随着其过渡到泵入口502而减小。除了泵室510的壁厚度的变化之外，还提供了在泵入口502处的泵体500内的环形凹槽540以及在靴部518的外表面上的密封脊542。
图15是穿过图3的泵组件300的剖视图，示出了在使用之前在一个位置连接在一起的弹簧400、泵体500和套筒310、312。固定套筒310包括朝向其上侧开口的凹座330。所述凹座330具有向上延伸的凸出部分332，该凸出部分332的尺寸设计成接合在泵体500的靴部518内。凹座330还包括在其内表面上的朝内的阻挡件334，该阻挡件334的尺寸设计成以卡合连接与容器200的刚性颈部214上的连接凸缘216相接合。由于被夹在相对更刚性材料的连接凸缘216和固定套筒310之间的泵体500的材料的柔性性质，这三个部分的接合导致流体密封。此外，靴部518的外表面上的密封脊542以止动件的方式接合在刚性颈部214内。在所描绘的实施例中，该连接是永久连接，但应该理解，可以在泵组件300和容器200之间提供其它连接(例如可释放的连接)。
图15还描绘了弹簧400和泵体500之间的接合。弹簧400的入口部分402的尺寸设计成安装在泵入口502内，同时环形元件414接合在凹槽540中并且十字形支撑元件416抵靠泵入口502和相邻泵室510的内表面接合。第一阀元件420以足以在没有任何外部压力的情况下保持流体密封的轻微预负载抵靠入口阀座538。
在泵体500的另一端，出口部分404接合在泵出口504内。肋430具有比泵出口504更大的直径并且用于将截头圆锥形主体432和第二阀元件436定位在泵出口504内。泵出口504的外侧还接合在滑动套筒312的孔口318内同时喷嘴512轻微突出。环形突起516的尺寸设计成稍大于孔口318并且将泵出口504保持在孔口318内的正确位置处。第二阀元件436具有稍大于泵出口504的内径的外径，由此也施加了足以在没有任何外部压力的情况下保持流体密封的轻微预负载。
图15还示出了套筒310、312在操作中如何接合在一起。滑动套筒312的直径稍大于固定套筒310并将其环绕。固定套筒310的外表面上的三个轴向引导件340接合在滑动套筒中相应的槽344内。在图15所示的位置中，弹簧400处于其经受轻微预压缩的初始状态下并且止动表面342抵靠致动凸缘314接合。
在图15所示的位置中，容器200和泵组件300被永久地连接在一起并作为单个的一次性单元被供应和处理。凹座330与容器200上的连接凸缘216之间的卡合连接防止固定套筒310从容器200分离。止动表面342防止滑动套筒312从其围绕固定套筒310的位置移出，并且泵体500和弹簧400保持在套筒310、312内。
图16示出了与图15类似的视图，其中移除了扭开封闭件514。泵组件300现在准备好使用并且可被安装到图2中示出的分配器100中。为了下面的描述，泵室510充满待分配的流体，但应理解的是，在第一次打开扭开封闭件514时，泵室510可充满空气。在这种情况下，第二阀元件436密封抵靠泵出口504的内径，防止任何流体通过喷嘴512逸出。
图17示出了当分配冲程的致动开始时图16的泵组件300，对应于关于图4a和4b所描述的动作。如之前关于这些图所描述的，通过使用者对致动器124的接合导致接合部分134施加力f作用于致动凸缘314。在该视图中，为了清楚起见已经省略了容器200。
力f导致致动凸缘314脱离与止动表面342和滑动套筒312的接合而相对于固定套筒310向上运动。该力还通过孔口318和环形突起516传递到泵出口504，导致其与滑动套筒312一起向上运动。泵体400的另一端通过泵入口502与固定套筒310的凹座330的接合而被阻止向上运动。
滑动套筒312相对于固定套筒310的运动导致一个轴向力被施加到泵体400。该力通过泵室510的柔性壁530传递，泵室510最初在其最弱的点，即邻近泵出口504的薄壁区段534处收缩。当泵室510收缩时，其体积减小并且流体通过喷嘴512喷出。通过泵入口502的流体反向流动被第一阀元件420阻止，第一阀元件420通过泵室510内的附加流体压力压靠入口阀座538。
此外，凭借肋430与泵出口504之间的接合以及环形元件414在泵入口502处接合在凹槽540中，力通过弹簧400传递。这导致弹簧400压缩，由此拐角412处的内角α增大。
图17a是图17的泵出口504的透视细节，更详细地示出了第二阀元件436如何操作。在这个视图中，弹簧400被示出为未被剖视。可以看出，薄壁区段534已经通过其自身在邻近环形突起516处部分翻转而收缩。在环形突起516的下方，泵出口504具有相对较厚的壁并且被支撑在孔口318内，以保持其形状并防止扭曲或收缩。在该视图中还可以看出，肋430在沿着截头圆锥形主体432的外表面向第二阀元件436延伸的流动通道434处被中断。该流动通道434允许流体从泵室510通过以与第二阀元件436接合并向其施加压力。所述压力导致第二阀元件436的材料弯曲脱离与泵出口504的内壁的接合，由此流体可以通过第二阀元件436并到达喷嘴512。第二阀元件436收缩的精确方式将取决于力f施加的程度和速度以及其它因素例如流体的性质、第二阀元件436上的预负载及其材料和尺寸。这些可以根据需要进行优化。
图18示出了完成致动冲程时处于完全压缩状态的图17的泵组件300。滑动套筒312相对于图16的初始位置已经向上运动了距离d并且致动凸缘314已经与定位凸缘316邻接。在这个位置，泵室510已经收缩到其最大程度，由此薄壁区段534已完全翻转。弹簧400也已经收缩到其最大程度伴随所有的菱形弹簧区段406完全收缩成大致平面的构造，其中各叶片408彼此靠近并且实际上所有的叶片408几乎彼此平行。应该注意的是，尽管给出的参考是完全压缩和收缩状态，但情况并不一定如此，并且泵组件300的操作可能只发生在相应部件的整个运动范围的一部分上。
作为弹簧区段406收缩的结果，拐角412处的内角α接近180度并且此时弹簧400的总直径增加。如图18所示，最初与柔性壁530稍微间隔的弹簧400与泵室接触接合。至少在薄壁区段534的区域中，弹簧区段406在柔性壁530上施加力使其伸展。
一旦泵已经到达图18的位置，弹簧400就不会发生进一步的压缩并且流体停止通过喷嘴512流动。第二阀元件436再次闭合成与泵出口504密封接合。在所示的实施例中，由距离d限定的冲程大约为14mm并且分配的流体体积大约为1.1ml。可以理解的是，这些距离和体积能够根据需要进行调整。
在使用者释放致动器124或者力f被以其他方式中断之后，压缩的弹簧400将在泵体500上施加净回复力。本实施例中描绘的弹簧在其完全压缩的状态下施加大约20n的轴向力。该力作用在环形元件414和肋430之间并在泵入口502和泵出口504之间施加回复力，以使泵室510恢复到其初始状态。泵体500通过其与套筒310、312的接合也导致这些元件返回到如图16中示出的初始位置。
随着弹簧400扩张，泵室510的体积也增加导致泵室510内容纳的流体内产生负压。第二阀元件436被关闭并且任何负压导致第二阀元件436更牢固地抵靠泵出口504的内表面接合。
图18a示出了图18的泵入口502的一部分的透视细节。在泵入口502处，由于泵室510中的压力相比容器200较低，所以第一阀元件420可弯曲脱离入口阀座538。这导致流体通过容器200的刚性颈部214和穿过环形元件414形成的开口418以及十字形支撑元件416流入泵室510。
如本领域技术人员所理解的那样，弹簧可以在返回冲程期间提供主要的回复力。然而，随着弹簧400的延伸，回复力也可能被从泵室510的柔性壁530作用在弹簧上的径向压力而部分地放大。由于薄壁区段534的翻转，泵室510也可在滑动套筒312上施加其自身的回复力，其试图恢复到泵室的初始形状。弹簧400的回复力和泵室510的回复力都不是线性的，而是两者可以一起调整以提供期望的弹簧特性。特别地，泵室510可以在图17中描绘的位置施加相对较强的回复力，在该位置处柔性壁530刚刚开始翻转。当弹簧400在根据图18的位置处完全压缩时可以施加其最大的回复力。
图6至11的弹簧400和图12至14的泵体500的尺寸被设计成用于泵送约1-2ml的体积，例如约1.1毫升。在尺寸为泵送1.1ml的泵中，平面叶片408具有作为它们所围绕着弯曲的铰接线410之间的距离来测量的大约7mm的长度。它们具有中线处的大约1毫米的厚度。弹簧的总长度大约58毫米。泵体400具有大约70mm的总长度，同时泵室510包括大约40mm并且具有大约15mm的内径和大约0.5mm的最小壁厚。本领域技术人员将会理解这些尺寸是示例性的。
泵/弹簧可在压缩时产生1n至50n之间的最大阻力，更具体地在20n至25n之间。此外，用于空泵的反向冲程的泵/弹簧的偏置可以在1n至50n之间，优选1n至30n之间，更优选5n至20n之间，最优选10n至15n之间。一般而言，压缩力和偏置力可能取决于泵的预期体积并与其成比例。以上给出的值可适合于1ml的泵送冲程。
因此，已经参考上面讨论的实施例描述了本公开。将认识到，这些实施例易于受到本领域技术人员熟知的各种修改和替代形式，而不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。