НАСОС ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРУЧНУЮ ТЕКУЧЕГО ВЕЩЕСТВА, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В КОНТЕЙНЕРЕ
PUMP TO MANUALLY DISTRIBUTE FLUID SUBSTANCE CONTAINED IN CONTAINER

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному насосу с ручным приводом для распределения некоторых объемов текучего вещества в виде жидкостей, сметанообразных веществ и тому подобного через полый рабочий ствол насоса. Насос позволяет распределять вещество, находясь в любом положении, в то же время предотвращая, при нормальных условиях использования, прохождение текучих веществ (воздуха, газа или жидкости) между внешней поверхностью ствола и смежной поверхностью канала в кольцевой крышке насоса, через которую вышеуказанный ствол простирается и может перемещаться.
Известны многие типы насосов с ручным приводом для распределения наружу через полость в стволе в ходе его работы некоторых объемов текучих веществ (жидких или сметанообразных), извлекаемых из контейнера, на который установлен насос; полый ствол простирается наружу от корпуса насоса путем прохождения через канал, расположенный в кольцевой крышке, образующей часть насоса и ограничивающей один конец вышеуказанного насоса. Термин «кольцевая крышка» означает любой корпус или элемент для закрывания корпуса насоса на одном конце с возможностью прохождения ствола. Известные насосы устанавливаются на контейнерах, в которых давление при исходных условиях по существу равно атмосферному давлению.
Примеры известных типов насосов описаны подробно в US 3583605A, US 4960230A, EP-B-0301615 и EP-A-1334774, описание которых приведены здесь в качестве ссылки. В DE 1728199А также описан насос, очень похожий на те насосы, которые описаны в четырех вышеупомянутых патентах.
Для предотвращения образования в контейнере вакуума, когда текучая среда извлекается из него и распределяется насосом, в насосе должен быть выполнен проход или отверстие для обеспечения возможности проникновения атмосферного воздуха в контейнер для поддержания давления по существу постоянным и по существу равным атмосферному давлению. В предшествующем уровне техники воздух проходит через проход, выполненный в корпусе насоса или между насосом и кольцевой крышкой, на которую установлен насос, воздух всегда проходит между внешней поверхностью полого ствола и противоположной поверхностью канала, выполненного в кольцевой крышке насоса, сквозь которую проходит ствол.
Это ясно изложено во всех вышеупомянутых патентах предшествующего уровня техники, см., например, строки 62-67, колонка 2 US 3583605A, строки 2-5, колонка 4 US 4960230A, последние три строки, колонка 4 и первые две строки, колонка 5 ЕР-В-0301615, строки 14-22, колонка 1 ЕР-А-1334774, и первый абзац, страница 8 DE 1728199А. Проход, существующий между внешней поверхностью полого ствола насоса и поверхностью канала в кольцевой крышке, сквозь которую проходит ствол, имеет проблемы, одна из которых заключается в том, что внешний воздух, который проникает в контейнер, может ухудшить характеристики текучего вещества, содержащегося в нем. Другая проблема заключается в том, что текучая среда может просачиваться или вытекать наружу из контейнера через вышеуказанный проход, когда контейнер и насос находятся в горизонтальном положении или когда насос расположен внизу относительно контейнера.
Эти проблемы не могут быть решены при помощи известных насосов, так как атмосферный воздух должен иметь возможность попадать в контейнер для предотвращения блокировки насоса (и, следовательно, его непригодности), если внутри контейнера после распределения части текучей среды, содержащейся в нем, образуется вакуум. В другом воплощении текучие вещества, распределяемые распределительными устройствами для их использования, должны храниться в контейнерах, в которых также присутствует сжатый газ для вытеснения веществ под давлением через распределительные устройства, действующие как аэрозольные клапаны с ручным приводом, открытие или закрытие которых приводит к непрерывному распределению или, соответственно, предотвращает распределение вещества.
Однако также известны распределительные устройства насосного типа для распределения текучего вещества и сжатого газа из контейнера, содержащего вещество и сжатый газ, герметично содержащиеся в нем. Такие распределительные устройства имеют конструкции, которые кажутся подобными конструкциям тех насосов, которые традиционно используются в контейнерах, которые не герметизированы изнутри, но они явно отличаются от них.
Некоторые из таких распределительных устройств насосного типа описаны, например, в US 3211346A, US 4511069A и GB 1537436А, описания которых приведены здесь в качестве ссылки.
Все такие распределительные устройства насосного типа имеют проблемы, которые сделали их сложными в использовании и фактически предотвратили их практическое применение. В этой связи такие распределительные устройства насосного типа по существу имеют форму, подобную насосу, но отличающуюся от нее содержанием чашеобразного корпуса, полость которого уплотнена кольцевой крышкой, герметично соединенной с горлышком контейнера, в котором содержатся текучее вещество и сжатый газ. Чашеобразный корпус имеет камеру с каналом, сквозь который текучее вещество поднимается в камеру под действием давления, присутствующего в контейнере. Эта камера ограждена поршнем, который может герметично перемещаться вдоль внутренней поверхности чашеобразного корпуса: полый ствол, присоединенный к поршню, выступает из канала, выполненного в кольцевой крышке насоса, и способен герметично перемещаться сквозь него. При исходных условиях, когда поршень выталкивается сжатой пружиной, действующей против чашеобразного корпуса, полость в стволе насоса закрыта однонаправленным клапаном.
Когда насос занимает исходное положение, сжатое вещество, содержащееся внутри насоса, воздействует на поршень, поддерживая насос закрытым, при этом в корпусе насоса не выполнено какого-либо отверстия, канала или прохода, который позволил бы текучему веществу или сжатому газу входить в контакт с поверхностью поршня, удаленной от той, что обращена к внутреннему пространству контейнера, на котором установлен насос. Последствия этого заключаются в том, что когда распределительное устройство насосного типа необходимо привести в действие для распределения вещества, на ствол насоса должно быть оказано давление, большее, чем требуется для привода обычных насосов, используемых для распределения веществ не под давлением, для преодоления тяги пружины, действующей на поршень, и для преодоления тяги, оказываемой на тот же поршень сжатым текучим веществом, присутствующим внутри полости насоса. Следовательно, работа насоса тем сложнее, чем больше внутреннее давление в контейнере, на который устанавливается распределительное устройство насосного типа, и чем меньше размер распределительной кнопки, установленной на свободном конце полого ствола.
Основной задачей настоящего изобретения является создание насоса, который не позволяет воздуху, газу или жидкостям проходить между внешней поверхностью соответствующего ствола и поверхностью канала в кольцевой крышке насоса при любых условиях, в которых используется насос.
Другая задача заключается в создании насоса, который может быть герметично закреплен на контейнере для образования, посредством этого, герметично уплотненного пространства, из которого, однако, насос может выкачивать и распределять некоторые объемы текучего вещества.
Эти и прочие задачи достигаются при помощи насоса, содержащего чашеобразный корпус, имеющий открытый конец, к которому герметично присоединена кольцевая крышка, и закрытый конец, в котором выполнен канал, сквозь который посредством однонаправленного клапана текучее вещество может входить в нижнюю насосную камеру, из которой вещество может быть распределено наружу насоса, вышеуказанная нижняя камера ограждена кольцевым поршнем, который выполнен с возможностью герметичного перемещения как вдоль внутренней поверхности чашеобразного корпуса, так и вдоль внешней поверхности полого рабочего ствола, для распределения текучего вещества, при этом вышеуказанный ствол выступает и способен перемещаться по оси сквозь канал, выполненный в кольцевой крышке, которая вместе с поршнем ограничивает верхнюю насосную камеру, отличающегося тем, что при любых условиях, в которых используется насос, внешняя поверхность ствола герметично прилегает к противоположной поверхности канала в кольцевой крышке, при этом в чашеобразном корпусе выполнен по меньшей мере один проход, соединяющий верхнюю камеру с пространством снаружи чашеобразного корпуса.
2
2
Новое и особо интересное применение насоса в соответствии с настоящим изобретением осуществляется, когда насос установлен на контейнер так, чтобы образовывать вместе с ним герметично уплотненное пространство, в котором присутствие текучего вещества создает сжатую газообразную фазу, в частности в вышеуказанном герметично уплотненном пространстве присутствует по меньшей мере одна низкокипящая жидкость, имеющая давление насыщенного пара менее 1 кг/см при 15°С и менее 2,8 кг/см при 37,8°С, что создает незначительно давление пара при комнатной температуре в 21°С. Низкокипящие жидкости представляют собой текучие химические вещества, имеющие точку кипения между +15°С и +85°С и развивающие давление в 1 атмосферу (около 760 мм ртутного столба).
Предпочтительно используемыми низкокипящими жидкостями являются жидкости, выбранные из группы, состоящей из: изопентана, изогексана, N-пентана, N-гексана, дихлорметана, монохлорпропана, 1-1-дихлорэтана, 2-хлорбутана, трихлорфторметана CFC 11, трихлортрифторэтана CFC 113, этилового эфира, метилен-диметилэфира, диметоксиметана и ацетона.
Конструкция и особенности насоса в соответствии с изобретением станут более очевидны из описания его двух вариантов воплощений, приведенных в виде неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, где на Фигурах 1-4 изображены продольные разрезы предпочтительного варианта воплощения насоса, показанного соответственно в его исходном положении, в начале распределительного этапа, в конце распределительного хода и в промежуточном положении на этапе, когда жидкое вещество вводится в нижнюю насосную камеру.
На фигурах 1-4 изображен насос конструкции известного типа, за исключением некоторых деталей. В качестве отдельного примера насос имеет конструкцию, полностью подобную или идентичную конструкциям насосов, проиллюстрированным в патентах предшествующего уровня техники, указанных во введении к данному описанию, и описания которых приведены здесь в качестве ссылки: поэтому конструкция насоса и его работа не будут описаны здесь подробно для краткости.
Насос содержит чашеобразный корпус 1, закрытый на одном конце кольцевой крышкой 2 и имеющий на другом конце канал 3, который выходит в полое пространство, ограниченное контейнером (не показанным на чертежах), на горлышко которого кольцевая крышка 2 насоса установлена и уплотнена любым известным способом (например, путем опрессовки и т.д.).
Во внутреннее пространство чашеобразного корпуса помещен кольцевой поршень 4, который способен герметично перемещаться вдоль внутренней поверхности чашеобразного корпуса, и, соответственно, вдоль внешней поверхности полого ствола 5, перемещаемого по оси сквозь канал, выполненный во фланце 2, и вдоль полости, из которой текучее вещество может быть вытеснено наружу (и, следовательно, использовано), будучи предварительно введено в нижнюю насосную камеру 8, расположенную между нижней поверхностью (относительно чертежей) поршня 4 и впускным каналом 3 насоса, в котором размещен однонаправленный клапан, состоящий из шарика 11, подвижного между уплотнительным гнездом, расположенном на верхнем конце канала 3, и стопорными элементами 13, образующими часть корпуса насоса. Верхняя камера 9 ограничена в чашеобразном корпусе между верхом поршня 4 и фланцем 2 и сообщается с пространством снаружи чашеобразного корпуса 1 через отверстие или проход 10, выполненный непосредственно в чашеобразном корпусе: таким образом, когда насос герметично присоединен к горлышку контейнера, давление в верхней насосной полости 9 всегда равно давлению в контейнере, на который герметично установлен насос.
При всех условиях, при которых насос используется или находится в состоянии покоя, между внешней поверхностью ствола 5 и противоположной поверхностью канала в кольцевой крышке 2, сквозь которую проходит и может перемещаться ствол, существует герметичное уплотнение, и в случае воплощения, показанного на чертежах, оно снабжено прокладкой или уплотнительным кольцом 12 из каучука или подходящего эластомерного материала (хотя уплотнение между стволом и каналом в кольцевой крышке может быть обеспечено иным образом, например, просто путем выполнения выступа, не показанного для упрощения, образующего часть кольцевой крышки 2, который может быть изготовлен из деформируемого пластикового материала, такого как полиэтилен, полипропилен и т.д.).
Главная и основная особенность насоса согласно настоящему изобретению заключается в том, что его полый ствол 5 всегда помещен и способен перемещаться в герметичном состоянии внутри направляющего канала в кольцевой крышке 2 (при всех условиях, при которых насос используется или находится в положении покоя), и в том, что дополнительно чашеобразный корпус 1 насоса выполнен с отверстием или проходом 10 в верхней камере 9 корпуса насоса.
В результате этого, так как верхняя насосная камера 9 не позволяет жидкостям, воздуху или газу протекать между внешней поверхностью ствола и каналом в кольцевой крышке, сквозь которую простирается ствол, и кольцевая крышка 2 герметично закреплена на горлышке контейнера (не показанного для упрощения), не возникает нежелательных утечек или просачивания газа, воздуха или жидкости из ствола. В то же время давление в верхней насосной камере 9 всегда равно давлению в контейнере, на который герметично установлен насос (благодаря присутствию прохода 10).
Следовательно, при условии, что насос герметично прикреплен к горлышку известного цилиндрического контейнера, закрытого на своем другом конце подвижным основанием, которое перемещается каждый раз, когда вещество, содержащееся в контейнере, распределяется, воздух не может проникать в контейнер при любых условиях, при которых он используется, так что продукт или вещество, содержащееся в нем, не загрязняется воздухом, или не может ни затвердеть, ни засохнуть.
То же происходит, если насос установлен на деформируемый пакет, который сжимается под действием атмосферного давления; или если насос установлен на контейнер, также содержащий сжатый газ, известного типа.
Особо интересное и преимущественное применение насоса осуществляется в условиях, когда жесткий контейнер (на который насос установлен так, чтобы ограничивать герметично уплотненное пространство внутри контейнера) содержит текучую среду, полуплотное или пастообразное вещество, перемешанное с низкокипящими жидкостями, способными создавать небольшое давление пара при нормальных условиях применения, т.е. примерно при 21°С.
2
2
Низкокипящие жидкости представляют собой жидкости, имеющие давление насыщенного пара менее 1 кг/см при 15°С и менее 2,8 кг/см при 37,8°С.
Низкокипящие жидкости представляют собой текучие химические вещества, имеющие точку кипения между +15°С и +85°С и развивающие давление в 1 атмосферу (около 760 мм ртутного столба).
Предпочтительно низкокипящими жидкостями являются жидкости, выбранные из группы, состоящей из: изопентана, изогексана, N-пентана, N-гексана, дихлорметана, монохлорпропана, 1-1-дихлорэтана, 2-хлорбутана, трихлорфторметана CFC 11, трихлортрифторэтана CFC 113, этилового эфира, метилен-диметилэфира, диметоксиметана и ацетона.
В таком случае, когда смесь жидкостей распределяется насосом, низкокипящая жидкость, присутствующая в контейнере, испаряется из ее жидкой фазы, присутствующей в смеси, и восстанавливает желаемое давление внутри контейнера (слегка выше атмосферного), для предотвращения формирования вакуума, что затрудняло бы продолжение распределения из жесткого контейнера.
Очень важной особенностью насоса, описанного со ссылкой на чертежи, является то, что в положении покоя давление в нижней насосной камере 8 равно давлению в верхней камере 9, так что давление, воздействующее на верхнюю и нижнюю поверхности поршня 4, одинаковое. Следовательно, для распределения текучего вещества через полость в стволе (на свободном конце которого, снаружи насоса, установлена кнопка любого известного типа для простоты) требуется, чтобы сжимающая сила, которую необходимо оказать на ствол (как показано на Фиг.1 - Фиг.3), лишь преодолевала тягу двух пружин 20 и 30 и сжимала текучее вещество, собранное и содержащееся в камере 8, для отделения уплотнительного выступа 40 на поршне 4 от соответствующего уплотнительного гнезда в поясе 50, жестко соединенном со стволом 5 и, следовательно, образующим его часть. Поэтому работа насоса не требует больших усилий, это усилие равносильно требуемому для распределения насосами известного типа, установленными известным негерметизированным образом на контейнеры с текучим веществом.
Возвращение насоса из положения, достигнутого в конце его рабочего хода к его исходному положению (Фигура 1) после прохождения этапа впуска, осуществляется плавно под действием тяги пружин, а не с большими трудностями, возникающими у распределительных устройств насосного типа согласно US 3211346A, US 4511069A и GB 1537436A, в которых герметично уплотненная верхняя камера оборудована над поршнем каждой камеры (т.е. отверстие, например такое, как обозначено позицией 10 на прилагаемых чертежах, не существует).
2
Насос согласно настоящему изобретению предпочтительно может использоваться для распределения сжатых жидкостей, развивающих давление насыщенного пара менее 2,8 кг/см при 54,4°С.