雙流體泵的制作方法
【專利摘要】本文公開了具有外殼和位于該外殼內(nèi)的隔膜的泵。連接于致動器的隔膜將外殼分成第一腔和第二腔。每個腔包括單向入口閥和單向出口閥。致動器在第一方向上的運動導(dǎo)致第一腔的體積收縮，并導(dǎo)致第一流體排出第一腔，同時導(dǎo)致第二腔的體積擴張，并通過第二單向入口閥吸入第二流體。致動器在第二方向上的運動具有相反的效果，導(dǎo)致第一流體排放到第一腔且第二流體通過第二單向出口閥排出。第一流體和第二流體在混合腔中組合，并形成泡沫，該泡沫在出口排出。
【專利說明】雙流體泵
[0001]相關(guān)申請
[0002]本發(fā)明主張2012年2月14日提交的題為“Two Fluid Pump (雙流體泵)”的美國臨時申請第61/598，443號的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，該申請通過援引并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明大體涉及用于分配泡沫形式的雙流體的分配器系統(tǒng)和泵送系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004]流體分配器系統(tǒng)(例如，流體肥皂和消毒劑分配器)在使用者致動分配器時，為使用者提供預(yù)定量的流體。此外，有時希望分配泡沫形式的流體。通常，泡沫是通過將空氣注入流體以產(chǎn)生液體和氣泡的泡沫混合物而制成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文公開了泵的示例性實施例。在一些示例性實施例中，泵具有外殼和位于該外殼內(nèi)的隔膜。隔膜將外殼分成第一腔和第二腔。每個腔包括允許流體進入腔的單向入口閥和允許加壓流體離開腔的單向出口閥。致動器連接于隔膜。致動器在第一方向上運動導(dǎo)致第一腔的體積收縮，并導(dǎo)致第一流體排出第一腔，同時導(dǎo)致第二腔的體積擴張并通過第二單向入口閥吸入第二流體。致動器在第二方向上運動導(dǎo)致第一腔的體積擴張且通過第一單向入口閥吸入第一流體，使第二腔的體積收縮且導(dǎo)致第二流體通過第二單向出口閥排出?；旌锨慌c單向出口閥流體連通，第一流體和第二流體在該混合腔中組合并形成泡沫。
[0006]分配器的示例性實施例包括分配器外殼和泵系統(tǒng)。泵系統(tǒng)包括外殼和隔膜。隔膜將外殼分成兩個腔。隔膜具有使第一腔的體積減小并且使第二腔的體積擴張的第一位置。此外，隔膜具有使第一腔的體積擴張并使第二腔的體積減小的第二位置。隔膜運動到第一位置導(dǎo)致流體從第一腔排出并使流體被吸入第二腔；而隔膜運動到第二位置則導(dǎo)致流體從第二腔排出并使流體被吸入第一腔。
[0007]用于產(chǎn)生泡沫的示例性方法可包括設(shè)置具有由隔膜分開的第一腔和第二腔的泵。設(shè)置包括酸的第一流體和包括堿的第二流體。將隔膜移動到第一位置導(dǎo)致第一流體被泵送到混合腔，而第二流體被吸入第二腔；將隔膜移動到第二位置導(dǎo)致第二流體被泵送到混合腔，而第一流體被吸入第一腔。在第一流體與第二流體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致氣體的形成，混合物以泡沫的形式排出。
[0008]還提供了再填充單元的示例性實施例。一個示例性的雙流體泡沫分配器的再填充單元包括形成在兩個片材之間的第一貯存器和第二貯存器，以及延伸到第一貯存器的第一管和延伸到第二貯存器的第二管。第一管和第二管至少部分地被片材包圍。包括混合腔，其中該混合腔與第一管和第二管流體連通。出口噴嘴位于混合腔的下游。來自第一流體貯存器的第一流體和來自第二流體貯存器的第二流體在混合腔中組合，并形成泡沫，泡沫從噴嘴分配。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]參照如下的說明和附圖，本發(fā)明的這些及其它的特征和優(yōu)點將變得更好理解，附圖中:
[0010]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的示例性的泵送系統(tǒng)100 ；
[0011]圖2不出處于第一泵送和最初位置的不例性的泵送系統(tǒng)100的泵；
[0012]圖3示出處于第二泵送和最初位置的示例性的泵送系統(tǒng)100的泵；
[0013]圖4示出具有示例性的泵送系統(tǒng)的實施例的分配器；以及
[0014]圖5示出具有雙流體泵的另一實施例的泡沫分配系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0015]圖1示出泵送系統(tǒng)100的示意圖。泵送系統(tǒng)100包括泵101。泵101具有外殼102。外殼102被隔膜104分成第一腔112和第二腔114。隔膜104可由任意柔性材料制成，例如像薄的彈性材料、塑料、橡膠或甚至薄金屬片)。例如活塞106的致動器連接于隔膜104，并延伸穿過外殼102。密封構(gòu)件108在活塞106與外殼102之間形成流體密封。該泵送系統(tǒng)可用于壁掛式分配器、桌面式分配器或個人手持式分配器。
[0016]第一腔112具有單向入口閥120，以使第一流體進入泵101且防止第一腔112中的流體流出第一腔112。第一腔112還包括單向出口閥140，以使流體通過管142流出第一腔112而進入混合腔144。類似地，第二腔114包括用于使流體進入第二腔114的單向入口閥130以及單向出口閥146。單向出口閥146使流體通過管148流出第二腔114而進入混合腔144。上述單向入口閥和單向出口閥可以是任意類型的單向閥，例如，蘑菇閥、插板閥、旋塞閥、傘閥、提升閥、鴨嘴閥等。出口噴嘴150位于混合腔的下游，用于分配由兩種流體組合而形成的泡沫。在一些實施例中，出口噴嘴150包含一連串擋板(未示出)，以在兩種流體經(jīng)過并混合在一起時增大混合的湍流。在一些實施例中，該噴嘴是狹長形的，而使兩種流體混合在一起。
[0017]泵送系統(tǒng)100還包括用于盛放第一流體的第一流體貯存器124和用于盛放第二流體的第二流體貯存器134。第一流體貯存器124通過管122和單向入口閥120與第一腔112流體連通。第二流體貯存器134通過管132和入口閥130與第二腔114流體連通。在一些實施例中，泵101直接連接于第一流體貯存器124和第二流體貯存器134。可選地，該系統(tǒng)被倒置，泵101直接連接于第一流體貯存器124和第二流體貯存器134，因為流體由于重力而流入第一腔112和第二腔114，所以可不需要管122和管132。在一實施例中，第一流體貯存器124和第二流體貯存器134是可伸縮的，因為真空壓力將流體吸出所述貯存器而不需要管122和管132。
[0018]圖2和圖3示出操作中的泵101。在圖2中，活塞106向內(nèi)移動，隔膜104向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。在該位置上，第一腔112的體積減少，這導(dǎo)致單向入口閥120處于關(guān)閉位置并迫使第一腔112內(nèi)的流體經(jīng)由單向出口閥140排出。同時，第二腔114的體積擴張，而在第二腔114中產(chǎn)生真空。真空造成單向出口閥146被關(guān)閉，并通過單向入口閥130從第二流體貯存器134吸入流體。
[0019]相反地，當(dāng)活塞106向外移動時，隔膜104向外偏轉(zhuǎn)(圖3所示)，這導(dǎo)致第一腔112的體積擴張，關(guān)閉單向出口閥140并通過單向入口閥120從第一流體貯存器124吸入流體。第二腔114的體積減少，導(dǎo)致單向入口閥130被關(guān)閉并迫使流體通過單向出口閥146流出。
[0020]返回參照圖1，第一流體從第一腔112通過管142流入混合腔144。第二流體從第二腔114通過管148流入混合腔144。當(dāng)?shù)谝涣黧w和第二流體組合時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致流體起泡沫，泡沫由噴嘴150排出。在一實施例中，第一流體和第二流體以彼此交叉的角度進入混合腔144，使得流體碰撞在一起。在一實施例中，該角度在30°與180°之間。
[0021]此外，在一實施例中，管142、148進入混合腔144的開口限制了流體的流動，使得在第一流體和第二流體進入混合腔144時,第一流體和第二流體的速度增大。
[0022]在一實施例中，第一流體包括弱酸，第二流體包括弱堿。當(dāng)兩種流體組合時，產(chǎn)生氣體。此外,一種或兩種流體可包含蠟(wax)。由兩種流體的組合產(chǎn)生的氣體與蠟混合并陷入臘中，從而形成濃泡沫。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的制造的泵101可以是任意合適的尺寸。在一實施例中，泵101足夠大，從而在小的少量循環(huán)中移動合適的量的流體。這種泵可在低頻操作。
[0024]在一實施例中，泵101小，并在高頻操作，每一行程使小體積的每種液體移動到混合腔144中。小體積的液體的快速運動引起兩種液體在混合腔144中的更猛烈的混合。在一實施例中，泵101循環(huán)的頻率約大于每秒30轉(zhuǎn)，在另一實施例中約大于每秒60轉(zhuǎn)。雖然已描述了循環(huán)頻率比較小的泵更低的較大的泵的實施例，本文也考慮具有較高循環(huán)頻率的較大的泵和具有較低循環(huán)頻率的較小的泵。
[0025]致動器106可被電力地或機械地移動。在一實施例中，電動馬達使齒輪轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動運動被轉(zhuǎn)換為往復(fù)線性運動，而使致動器106來回移動。電動馬達可用交流電源(例如120VAC)，或直流電源(例如6VDC)操作，并可由電池操作。在一實施例中，附接到適當(dāng)?shù)凝X輪傳動裝置的手動推桿將線性運動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動運動，并轉(zhuǎn)換為往復(fù)運動，從而使活塞106來回移動。該齒輪傳動裝置可使得相對短的行程轉(zhuǎn)換成大量的往復(fù)運動循環(huán)。
[0026]圖4示出具有泵401的分配器400。泵401類似于泵101。泵401具有外殼402，該外殼包括將外殼402分成第一腔412和第二腔414的隔膜404。第一腔412包括與第一流體貯存器424流體連通的第一單向止回閥420。第一腔412還包括第一單向出口止回閥440。第二腔414包括與第二流體貯存器434流體連通的第二單向止回閥430。第二腔414還包括第二單向出口止回閥446。混合腔444經(jīng)由管442與第一腔412流體連通，并經(jīng)由管448與第二腔414流體連通。出口噴嘴450從混合腔444延伸穿過外殼402，使得可分配起泡沫的液體。
[0027]泵401也包括致動器，例如像活塞406。活塞406延伸穿過泵的外殼402。密封件408設(shè)置在活塞406與外殼402之間，以防流體流出泵的外殼402。活塞406通過連桿454連接于電動馬達450和齒輪傳動裝置452。電動馬達450可以是交流馬達或直流馬達。優(yōu)選地，電動馬達450由電池操作，分配器400包括用于操作泵401的電池組(未示出)。活塞406在第一方向上的運動將第一流體從第一腔412泵送入混合腔444，且將第二流體從第二流體貯存器434吸入第二腔414。活塞406在第二方向上的運動將第二流體從第二腔414泵送入混合腔444，且將第一流體從第一流體貯存器424吸入第一腔412。當(dāng)?shù)谝涣黧w和第二流體在混合腔444中相遇時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使第一流體和第二流體的混合物產(chǎn)生泡沫。通過噴嘴450來分配泡沫。致動器(未示出)用于致動分配器。致動器可以是機械致動器，但優(yōu)選地是電致動器，分配器402是檢測目標(biāo)并分配泡沫的不必用手操作的分配器。
[0028]不使用電動馬達450來操作分配器402的泵401，可使用手動操作器，例如，連接于齒條和小齒輪系統(tǒng)(未示出)的推桿。在一實施例中，推桿連接于齒條，當(dāng)推動推桿并釋放推桿時，該齒條以線性的來回運動移動。在齒條向前移動時，該齒條使齒輪轉(zhuǎn)動，而將運動轉(zhuǎn)化為往復(fù)來回運動，以驅(qū)動泵401。在一實施例中，彈簧用于使推桿返回到其靜止位置，并使齒輪反方向轉(zhuǎn)動，繼續(xù)來回往復(fù)運動以驅(qū)動泵401。
[0029]圖5示出泡沫分配系統(tǒng)500的另一實施例，該泡沫分配系統(tǒng)使用兩個泵來泵送經(jīng)組合形成泡沫的流體。泡沫分配系統(tǒng)500包括分配器外殼502。致動器和輥(未示出)位于分配器外殼502中及其周圍。在操作中，致動器導(dǎo)致輥沿著管520和管522向下滾動，以迫使液體向下通過管520、522。在2012年9月6日提交的共同未決的美國非臨時申請第13/605, 17號中示出并描述這種致動器和輥系統(tǒng)的示例，該申請主張2011年9月7日提交的美國臨時專利申請第61/531，935號的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益。所述兩個申請的名稱都是“WIPERFOAM PUMP, REFILL UNIT&DI SPENSER FOR SAME (擦拭泡沫泵、再填充單元及其分配器)”。這些申請通過援引而全部并入本文。例如在美國專利7，281，643,6, 189，740和5，464，125中示出和描述的其他致動器(這些專利通過援引而全部并入本文)也可被更改成壓擠管520、522。輥(未示出)在區(qū)域A沿著管520、522向下滾動，或者管520和管522被其他裝置從它們的上部向下壓擠。區(qū)域A可制造得更長或更短。在一些實施例中，至少區(qū)域A的一部分包括管520、522，下面更詳細(xì)地描述用于形成貯存器514、516的材料。
[0030]分配器500包括再填充單元508，該再填充單元508包括流體貯存器514、516，配件(fitments) 518A、518B，管 520、522，單向止回閥 530、532，混合腔 524 以及出口 526。在一實施例中，再填充單元508由兩個片材制成，例如，LDPE (低密度聚乙烯),HDPE (高密度聚乙烯)、聚丙烯(Polypro)、乙烯基、EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物)、PLA (聚乳酸)或HDPE (高密度聚乙烯)。兩個片材焊接到一起，如陰影區(qū)512所示。配件518A、518B焊接到兩個片材。在焊接之前，或兩個片材的焊接完成之前，管520、522穿過配件518A、518B定位并位于兩個片材之間，使得當(dāng)這兩個片材在由A標(biāo)記的區(qū)域中焊接時，管520、522被片材包圍。焊接片材以形成兩個腔514、516。如圖所示的腔514、516尺寸略有不同；然而，它們可制成相同的尺寸，或與兩種流體的希望的混合比成比例。類似地，根據(jù)希望的混合比，管520、522可以是相同的尺寸或不同的尺寸。管520的端部521和管522的端部523分別向上延伸到貯存器514、516中。在一實施例中，端部521、523向上延伸到貯存器中。
[0031]在一實施例中，還包括單向閥540、542。這些單向閥分別位于靠近管520的端部521和管522的端部523。本文所述的單向止回閥可是任意類型的單向閥，例如，蘑菇閥、插板閥、旋塞閥、傘閥、提升閥、鴨嘴閥等。這些單向止回閥540、542允許液體從貯存器514、516流進管520、522，但不允許從管520、522回流到貯存器514、516中。增加這些單向止回閥使得即使管520、522未被用于迫使流體沿著管520、522向下的輥或其他機構(gòu)完全擠壓，液體也能通過管520、522泵送。在該實施例中，只要發(fā)生一些管520、522的擠壓，管520、522內(nèi)的體積就減少，流體就被泵送到混合腔524中。
[0032]閥530、532和混合腔524位于管520、522的另一端。閥530、532具有足以防止流體從腔514、516誤流出的開啟壓力。閥530、532在迫使流體沿著管520、522向下的輥(未示出)或其他機構(gòu)產(chǎn)生的充足壓力下打開。噴嘴526位于混合腔524的下游，并延伸穿過外殼502以分配泡沫。在一未示出的實施例中，處于行進的上端的靜止位置的輥以充足的力抵靠管520、522，而壓緊管520、522關(guān)閉，并提供了防止誤流出的額外保證。在一實施例中，運輸蓋(未示出)連接于噴嘴526，以防在運輸期間的無意流出。
[0033]在一實施例中，閥530、532使流體在經(jīng)過閥530、532時加速，以使兩種流體在混合腔524內(nèi)部猛烈地碰撞。在一實施例中，混合腔524的流體入口被定位成使得流體流在混合腔524中彼此會聚。
[0034]雖然本發(fā)明已由本發(fā)明的實施例的描述來說明并且雖然這些實施例已被相當(dāng)詳細(xì)地描述，但是 申請人:無意將所附權(quán)利要求書的范圍限制或以任何方式限于如此詳細(xì)的地步。附加的優(yōu)點和修改將容易為本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉。例如，氣泵可加入到該系統(tǒng)中，以迫使空氣進入混合腔，從而進一步加強泡沫。在一實施例中，第一腔112和/或第二腔114可配有第二個單向入口閥(未示出)，從而使第一腔112和/或第二腔114能在流體進入混合腔144之前，從兩個或更多流體源吸入流體而在第一腔112或第二腔114中一起混合。此夕卜，用一個實施例描述的元件可容易地適用于其他實施例。因此，本發(fā)明在其更廣泛的方面不限于示出并描述的具體的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和示例性的例子。因此，可以偏離這些細(xì)節(jié)而不偏離 申請人:的總的發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種泵，包括: 夕卜殼; 隔膜，位于所述外殼內(nèi)； 所述隔膜將所述外殼分成第一腔和第二腔； 第一單向入口閥，允許第一流體進入所述第一腔； 第一單向出口閥，允許所述第一流體離開所述第一腔； 第二單向入口閥，允許第二流體進入所述第二腔； 第二單向出口閥，允許所述第二流體離開所述第二腔； 致動器，連接于所述隔膜； 其中，所述致動器在第一方向上的運動導(dǎo)致所述第一腔的體積收縮并導(dǎo)致所述第一流體排出所述第一腔，以及導(dǎo)致所述第二腔的體積擴張并通過所述第二單向入口閥吸入所述第二流體；以及 所述致動器在第二方向上的運動導(dǎo)致所述第一腔的體積擴張并將所述第一流體通過所述第一單向入口閥吸入所述第一腔，以及使所述第二腔收縮而導(dǎo)致所述第二流體的體積通過所述第二單向出口閥排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，還包括用于接收所述第一流體和所述第二流體的混合腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵，還包括用于以泡沫形式分配所述第一流體和所述第二流體的混合物的出口噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其中，所述致動器穿過所述泵的壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其中，所述致動器是活塞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其中，所述隔膜是彈性元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其中，所述隔膜是橡膠元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，還包括用于盛放所述第一流體的第一貯存器和用于盛放所述第二流體的第二貯存器。
9.一種分配器,包括: 分配器外殼和泵系統(tǒng)； 所述泵系統(tǒng)包括外殼和隔膜； 所述隔膜將所述外殼分成兩個腔； 所述隔膜具有使第一腔的體積減小并使第二腔的體積擴張的第一位置； 所述隔膜具有使所述第一腔的體積擴張并使所述第二腔的體積減小的第二位置； 其中，所述隔膜運動到所述第一位置導(dǎo)致流體從所述第一腔排出并使流體被吸入所述第二腔；以及 其中，所述隔膜運動到所述第二位置導(dǎo)致流體從所述第二腔排出并使流體被吸入所述第一腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分配器，還包括用于接收所述第一流體和所述第二流體的混合腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分配器，其中，所述泵以大于約每分鐘60轉(zhuǎn)的速度往復(fù)運動。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分配器，其中，所述致動器包括活塞。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分配器，其中，所述致動器穿過所述泵的外殼的壁。
14.一種產(chǎn)生泡沫的方法，包括: 設(shè)置具有由隔膜分開的第一腔和第二腔的泵； 設(shè)置包括酸的第一流體和包括堿的第二流體； 將所述隔膜移動到第一位置，導(dǎo)致所述第一流體被泵送到混合腔，以及所述第二流體被吸入所述第二腔；以及 將所述隔膜移動到第二位置，導(dǎo)致所述第二流體被泵送到所述混合腔，以及所述第一流體被吸入所述第一腔； 其中，在所述第一流體與所述第二流體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致氣體的形成，混合物以泡沫的形式排出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一流體和所述第二流體中的至少一者包含蠟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，操作所述泵從所述第一位置到所述第二位置、再返回到所述第一位置以大于約每秒60轉(zhuǎn)的速率發(fā)生。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括以足以攪拌所述混合腔中的所述第一流體和所述第二流體的頻率操作所述泵。
18.—種雙流體泡沫分配器的再填充單元，包括: 第一貯存器和第二貯存器，形成于兩個片材之間； 延伸到所述第一貯存器的第一管和延伸到所述第二貯存器的第二管； 所述第一管和所述第二管至少部分地被所述片材包圍； 混合腔，其中，所述混合腔與所述第一管和所述第二管流體連通；以及出口噴嘴，位于所述混合腔的下游；其中，來自第一流體貯存器的第一流體和來自第二流體貯存器的第二流體在所述混合腔中組合，并形成泡沫，泡沫從所述噴嘴分配。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的再填充單元，還包括具有充足的開啟壓力以防止誤流出的第一閥和第二閥。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的再填充單元，還包括輥致動器，其中，所述輥致動器構(gòu)造成通過至少一部分的行進來壓擠包括片材的所述第一管和所述第二管。
【文檔編號】B65D81/32GK104271019SQ201380019877
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月14日
【發(fā)明者】約翰·J·麥克納爾蒂, 尼克·E·恰瓦雷拉 申請人:高喬工業(yè)股份有限公司