PL185631B1

PL185631B1 - Zminiaturyzowane urządzenie do sprężania płynu

Info

Publication number: PL185631B1
Application number: PL96325961A
Authority: PL
Inventors: Joachim Jaeger; Pasquale Cirillo; Joachim Eicher; Johannes Geser; Bernhard Freund; Bernd Zierenberg
Original assignee: Boehringer Ingelheim Int
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2003-06-30
Also published as: US6497373B2; US5964416A; EP1214985A3; US20040178227A1; DE69629708D1; CA2551999C; ATE352379T1; HUP9900741A3; JP2009019637A; JPH11512649A; JP2003056458A; DK0853501T3; CN1091660C; PE29098A1; JP5015896B2; NZ320179A; HK1015304A1; IL140221A0; US20050252990A1; EP0853501A1

Abstract

1. Zminiaturyzowane urzadzenie do sprezania plynu, które zawiera cylindryczny wydrazony tlok, umieszczony rucho- mo w cylindrze i wyznaczajacy tor przeplywu plynu, znamienne tym, ze wydrazony tlok (17, 22, 28, 31) ma poszerzona czesc (20, 33) przy koncu wlotowym lub wylotowym, której wewnetrzna srednica jest wieksza niz wewnetrzna srednica pozostalej czesci wydrazonego tloka (17, 22, 28, 31), przy czym ten wydrazony tlok (17, 22, 28, 31) ma wewnetrznie wygieta krawedz (19, 24) przy koncu wlotowym lub wylotowym, zas wewnatrz cylindra (1) z przodu tloka (17, 22, 28, 31) jest umieszczona wysokocisnie- niowa komora (4) oraz zawór majacy czlon zaworowy (18, 23, 29, 37) z powierzchnia uszczelniajaca przy jego koncu wloto- wym, przy czym czlon zaworowy (18, 23, 29, 37) jest umiesz- czony ruchomo osiowo wewnatrz poszerzonej czesci (20, 33) wydrazonego tloka (17, 22, 28, 31), a maksymalna srednica czlonu zaworowego (18, 23, 29, 37) jest mniejsza niz wewnetrzna srednica poszerzonej czesci (20, 33) wydrazonego tloka (17, 22, 28, 31) i wieksza niz wewnetrzna srednica pozostalej czesci wydrazonego tloka (17, 22, 28, 31), zas przy wylotowym koncu poszerzonej czesci (20, 33) wydrazonego tloka (17, 22, 28, 31) sa umieszczone elementy zderzakowe, przy czym zawór jest za- mkniety w polozeniu, w którym czlon zaworowy (18, 23, 29, 37) przylega do powierzchni uszczelniajacej przy jego koncu wloto- wym i jest otwarty w polozeniu, w którym czlon zaworowy (18, 23, 29, 37) przylega do elementów zderzakowych przy wyloto- wym koncu poszerzonej czesci (20, 33) wydrazonego tloka (17, 22, 28,31). F i g . 3a PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zminiaturyzowane urządzenie do sprężania płynu, stosowane do wytwarzania aerozoli, korzystnie aerozoli medycznych, bez pomocy gazu napędzającego.

Podczas chromatografii płynu (HPLC), przykładowo, stosunkowo małe ilości płynu są prowadzone pod dużym ciśnieniem przez kolumnę rozdzielającą. Ponadto, w medycznej terapii aerozolowej otrzymuje się aerozole przez rozpylenie lub utworzenie mgły kropelek płynu do leczenia chorób układu oddechowego u ludzi lub do leczenia stanów astmatycznych. Tutaj także jest potrzebne wysokie ciśnienie dla rozpylenia stosunkowo niewielkiej ilości płynu w celu wytworzenia małego rozmiaru kropelek, odpowiedniego dla aerozolu.

185 631

Ze stanu techniki jest znany inhalator odmierzonej dawki według opisu patentowego USA nr 5497944, w którym wstępnie określona objętość płynu jest rozpryskiwana przez dyszę o małym otworku pod ciśnieniem pomiędzy 5 i 40 MPa dla wytworzenia aerozolu.

W tym inhalatorze zaworem jednokierunkowym jest kulka. W takim rozwiązaniu, kulka może obracać się w trakcie wykonywanych rozlicznych operacji. Stwierdzono, że zużycie i zniekształcenie pod panującym wysokim ciśnieniem może trwale odkształcić kulkę tak, że podczas kolejnych operacji zamykania i uszczelniania jest wykorzystywana odmienna część jej powierzchni (ponieważ kulka ma swobodę obrotu wokół osi poprzecznej), zatem występuje tendencja do występowania przecieku. Inna wada zaworu kulowego polega na tym, że poprzeczny obszar zaworu jest z konieczności znacznie mniejszy niż średnica kulki i tym samym cylinder prowadzący w którym on się porusza, co prowadzi do zmniejszenia siły przykładanej przez człon zaworowy do gniazda zaworowego, pochodzącej od ciśnienia płynu wytwarzanego podczas suwu ciśnieniowego (ruch do przodu) tłoka. Wysoka siła oddziaływania członu zaworowego jest pożądana dla elastycznego odkształcania członu zaworowego i/lub gniazda zaworowego dla zamknięcia jakichkolwiek występujących pomiędzy nimi niewielkich szczelin.

Celem wynalazku jest opracowanie zminiaturyzowanego urządzenia sprężającego stosowanego do wytwarzania aerozoli bez pomocy gazu napędzającego, które jest prostsze co do projektu i tańsze do wytworzenia, a jednocześnie dobrze dostosowane do spełniania swego zadania.

Zminiaturyzowane urządzenie do sprężania płynu, które zawiera cylindryczny wydrążony tłok, umieszczony ruchomo w cylindrze i wyznaczający tor przepływu płynu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wydrążony tłok ma poszerzoną część przy końcu wlotowym lub wylotowym, której wewnętrzna średnica jest większa niż wewnętrzna średnica pozostałej części wydrążonego tłoką przy czym ten wydrążony tłok ma wewnętrznie wygiętą krawędź przy końcu wlotowym lub wylotowym, zaś wewnątrz cylindra z przodu tłoka jest umieszczona wysokociśnieniowa komora oraz zawór mający człon zaworowy z powierzchnią uszczelniającą przy jego końcu wlotowym, przy czym ten człon zaworowy jest umieszczony ruchomo osiowo wewnątrz poszerzonej części wydrążonego tłoką a maksymalna średnica członu zaworowego jest mniejsza niż wewnętrzna średnica poszerzonej części wydrążonego tłoka i większa niż wewnętrzna średnica pozostałej części wydrążonego tłoką zaś przy wylotowym końcu poszerzonej części wydrążonego tłoka są umieszczone elementy zderzakowe, przy czym zawór jest zamknięty w położeniu, w którym człon zaworowy przylega do powierzchni uszczelniającej i jest otwarty w położeniu, w którym człon zaworowy przylega do elementów zderzakowych przy wylotowym końcu poszerzonej części wydrążonego tłoka.

Człon zaworowy korzystnie jest symetryczny względem osi obrotu, zwłaszcza cylindryczny.

Elementy zderzakowe korzystnie zawierają przynajmniej jedno wgłębienie, lub też wylotowy koniec członu zaworowego zawiera przynajmniej jeden kanał względnie przebiegające promieniowo wgłębienie.

Wydrążony tłok korzystnie ma przy wylotowym końcu poszerzoną część, zaś element zderzakowy stanowi wygiętą wewnętrznie krawędź przy wylotowym końcu wydrążonego tłoka.

Wydrążony tłok korzystnie ma przy swym wlotowym końcu poszerzoną część, zaś powierzchnia uszczelniająca jest utworzona jako wewnętrznie wygięta krawędź przy wlotowym końcu wydrążonego tłoką przy czym element zderzakowy jest utworzony przy wylotowym końcu poszerzonej części wydrążonego tłoka.

Wydrążony tłok korzystnie ma wewnętrznie wygiętą krawędź przy jednym ze swych końców oraz obwodowe przewężenie w pobliżu wewnętrznie wygiętej krawędzi wydrążonego tłoką zaś człon zaworowy jest umieszczony ruchomo osiowo wewnątrz wydrążonego tłoka pomiędzy wygiętą krawędzią i obwodowym przewężeniem, przy czym człon zaworowy ma wgłębienie w obszarze wylotowego końca.

185 631

Wydrążony tłok korzystnie ma przy wylotowym końcu wewnętrznie wygiętą krawędź jako element zderzakowy, oraz obwodowe przewężenie w obszarze wygiętej krawędzi przy wylotowym końcu wydrążonego tłoka.

Wydrążony tłok korzystnie ma wewnętrznie wygiętą krawędź przy wlotowym końcu, zaś obwodowe przewężenie jest usytuowane w sąsiedztwie wygiętej krawędzi przy wlotowym końcu wydrążonego tłoka.

Wydrążony tłok korzystnie ma pierwsze obwodowe przewężenie, usytuowane w odstępie od wylotowego końca wydrążonego tłoka i drugie obwodowe przewężenie, usytuowane pomiędzy pierwszym przewężeniem a wlotowym końcem wydrążonego tłoka, zaś człon zaworowy jest umieszczony ruchomo osiowo pomiędzy tymi dwoma przewężeniami.

Wlotowy koniec wydrążonego tłoka korzystnie jest wyposażony w grubościenną rurę, mającą osiowo przebiegający kanał, przy czym ta grubościenną rura jest umieszczona w wydrążonym tłoku i jest trwale do niego przyłączona i korzystnie sięga do obwodowego przewężenia, znajdującego się najbliżej wlotowego końca wydrążonego tłoka.

Wylotowy koniec wydrążonego tłoka korzystnie jest wyposażony w korpus przemieszczający, mający przechodzący osiowo kanał, przy czym ten korpus przemieszczający jest zamontowany w wydrążonym tłoku, jest do niego trwale przymocowany i korzystnie sięga do obwodowego przewężenia, znajdującego się najbliżej wylotowego końca wydrążonego tłoka.

Wydrążony tłok korzystnie ma poszerzoną część przy swym wlotowym końcu i korzystnie grubościenną rurę, stanowiącą korpus przemieszczający w nieposzerzonej części wydrążonego tłoka, przy czym poszerzona część wydrążonego tłoka jest wyposażona w człon zamykający, zawierający płaskie lub stożkowe wgłębienie z otworem, zaś człon zaworowy jest umieszczony ruchomo osiowo we wgłębieniu, a ponadto ten człon zaworowy jest korzystnie wyposażony przy swym wylotowym końcu we wgłębienie. Powierzchnia uszczelniająca stanowi powierzchnię końcową członu zaworowego.

Przez wydrążony tłok ruchomy w cylindrze przechodzi kanał przepływu płynu, zaś z przodu wydrążonego tłoka wewnątrz cylindra znajduje się wysokociśnieniowa komora oraz wlotowy jednokierunkowy człon zaworowy umieszczony w kanale przepływu płynu, który to człon zaworowy jest umieszczony ruchomo wraz z tłokiem, z jednoczesną możliwością wykonywania ograniczonego ruchu wzdłuż osi tłoka pomiędzy położeniem zamkniętym usytuowanym w kontakcie z otworem utworzonym przez tłok, a położeniem otwartym oddalonym od tego otworu, przy czym człon zaworowy ma elementy przeciwobrotowe, wykluczające jego obrót dookoła osi poprzecznej do osi tłoka, a jego powierzchnia kontaktuje się z gniazdem zaworowym w postaci otworu.

Człon zaworowy jest ogólnie cylindryczny i jest zamontowany w przednim końcu wydrążonego tłoka, przy czym skuteczny obszar gniazda zaworowego w postaci otworu jest zasadniczo taki sam jak obszar otworu wydrążonego tłoka.

Gniazdo zaworowe w postaci otworu korzystnie ma kształt stożka ściętego.

W poniższym opisie zastosowano określenia „strona wlotowa i wylotowa” lub „koniec wylotowy i wlotowy” w odniesieniu do głównego kierunku przepływu płynu w obrębie urządzenia. Określenie „płyn” obejmuje zarówno gazy jak ciecze, jednakże wynalazek jest głównie skoncentrowany na cieczach.

Urządzenie według wynalazku do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie ma następujące zalety:

- Urządzenie zawiera zawór który pracuje bez jakiejkolwiek pomocniczej siły (wytwarzanej przez sprężynę) i zamyka się w wyniku rezystancji przepływu płynu na członie zaworowym lub w wyniku tarcia na cylindrycznej ścianie.

- Zawór jest szczelny dla ciśnienia ogólnie powyżej 3 MPa (30 barów).

- Człon zaworowy jest wykonany jako jedna część, jest łatwy do wytworzenia i zmontowania.

- Zawór zamyka się bardzo szybko w wyniku krótkiej odległości przebywanej przez człon zaworowy dla dojścia do wyznaczonej powierzchni uszczelniającej.

- Zawór ma znaczne oddziaływanie uszczelniające.

185 631

- W wyniku prowadzenie jednoosiowe i obrotowo symetrycznego członu zaworowego, powstaje wyznaczona powierzchnia uszczelniająca która jest szczelna względem wysokiego ciśnienia poprzez bardzo dużą liczbę cykli ruchu wydrążonego tłoka.

- Przestrzeń martwa wysokociśnieniowej komory może być maksymalnie mała.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. la, Ib i Ic przedstawiają odpowiednio przekrój podłużny pierwszego rozwiązania pompy do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie, perspektywiczny widok wydrążonego tłoka i perspektywiczny widok członu zaworowego, fig. 2ą 2b i 2c - podobne widoki drugiego przykładu rozwiązania, fig. 3ą 3b i 3c - podobne widoki pierwszego przykładu rozwiązania urządzenia według wynalazku, fig. 4ą 4b i 4c - podobne widoki drugiego przykładu rozwiązania urządzenia według wynalazku, fig. 4d, 4e i 4f - podobne widoki modyfikacji drugiego przykładu rozwiązania urządzenia według wynalazku, a fig. 5 - przekrój podłużny przez trzeci przykład rozwiązania urządzenia według wynalazku.

Na figurze la pokazano przekrój podłużny, w widoku perspektywicznym, przez rozwiązanie urządzenia do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie. W cylindrze 1 znajduje się wydrążony tłok 2 ze współosiowym otworem 7 i członem zaworowym 3 w częściowo otwartym położeniu zaworu. Pomiędzy spodem członu zaworowego 3 a zakończeniem cylindra znajduje się komora wysokociśnieniowa 4. Komora wysokociśnieniowa jest zamknięta innym elementem (nie pokazanym). Na wydrążonym tłoku na zewnątrz cylindra jest zamontowane urządzenie (nie pokazane), za pomocą którego wydrążony tłok może być przemieszczany wewnątrz cylindra.

Na figurze Ib pokazano wydrążony tłok 2 w widoku perspektywicznym. Zakończenie wydrążonego tłoka zwrócone w stronę członu zaworowego 3 jest wyposażone w rowek 5, który jest ograniczony przy zakończeniu zwróconym w stronę członu zaworowego przez pierścieniowy obszar o przekroju prostokątnym, tworzący uskok 8, którego średnica jest mniejsza niż zewnętrzna średnica wydrążonego tłoka 2 i większa niż średnica podstawy rowka. Przednia krawędź przy końcu wydrążonego tłoka może być zukosowana.

Na figurze Ic pokazano człon zaworowy 3 w widoku perspektywicznym. Posiada on przykładowo trzy kanały 9 na swej powierzchni zewnętrznej dla ułatwienia przepływu płynu przy zaworze otwartym. Na członie zaworowym 3, po stronie zwróconej w kierunku wydrążonego tłoka są zamontowane przykładowo trzy haki zatrzaskowe 6, których szerokość w kierunku obwodu członu zaworowego jest mniejsza niż trzecia część tego obwodu. Zatrzaskowe haki 6 są krótsze w kierunku osiowym niż długość przykładowo rowkowanego zakończenia wydrążonego tłoka.

Podczas montażu, człon zaworowy 3 jest umieszczany na końcu wydrążonego tłoka 2, zaś haki 10 wsuwają się do rowka. Wydrążony tłok wraz z członem zaworowym jest następnie wepchnięty do cylindra. Gdy zawór jest otwarty, wówczas wewnętrzna krawędź haków 10 opiera się na uskoku 8. Gdy zawór jest zamknięty, wówczas podstawa członu zaworowego 3 zwrócona w stronę wydrążonego tłoka pasuje ciasno do zakończenia wydrążonego tłoka 2 który oddziaływuje jako wyznaczona powierzchnia uszczelniająca.

Dla pobrania płynu, wydrążony tłok jest wysunięty częściowo poza cylinder, po czym zawór automatycznie otwiera się. Płyn przepływa przez otwór 7 w wydrążonym tłoku i poprzez człon zaworowy do komory wysokociśnieniowej 4. Dla wydalenia płynu, wydrążony tłok 2 jest popychany do cylindra 1, po czym zawór zamyka się automatycznie, w zasadzie natychmiast i w płynie wytwarzane jest wysokie ciśnienie.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. la, Ib i Ic, cylindryczny człon zaworowy 3 jest zamontowany w sposób ruchomy osiowo bezpośrednio z przodu zakończenia wydrążonego tłoka 2 przy czym średnica członu zaworowego 3 jest zasadniczo równa wewnętrznej średnicy cylindra 1. Na zewnątrz, w pobliżu jego wylotowego końca, wydrążony tłok 2 ma otaczający, korzystnie odwrócony lub kształtowy rowek jako człon zderzakowy, z którym łączą się liczne zatrzaskowe haki na członie zaworowym. Zamiast rowka, wydrążony tłok 2 może posiadać przy swym wylotowym końcu kształtowe zukosowanie z otaczającą krawędzią o kształcie zewnętrznie tulejowym. Zewnętrzna średnica wydrążonego tłoka 2 przy jego wylotowym końcu jest większa niż średnica podstawy rowka i mniejsza niż średnica cylindra.

185 631

Zamiast otaczającego rowka, wylotowy koniec wydrążonego tłoka 2 może mieć na zewnątrz kilka, korzystnie dwa średnicowo przeciwległe miejsca ze spłaszczonymi obszarami, które tworzą uskok oddziaływujący jak zderzak. Płaski koniec wydrążonego tłoka 2 tworzy gniazdo zaworowe współpracujące z wyznaczoną płaską powierzchnią uszczelniającą na wlotowej stronie członu zaworowego 3. Zewnętrzna krawędź przy zakończeniu wydrążonego tłoka może być zukosowana.

Na figurze 2a pokazano drugie inne urządzenia do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie, w perspektywicznym przekroju podłużnym. W cylindrze 1 znajduje się wydrążony tłok 11 i człon zaworowy 13 w częściowo otwartym położeniu zaworu.

Na figurze 2b pokazano przekrój podłużny przez wydrążony tłok 11 z wygiętą krawędzią 12 wydrążonego tłoka, tworzącą wylotowy koniec tłoka. W wydrążonym tłoku 11 może być trwale umieszczony przemieszczalny korpus w postaci grubościennej rury 26.

Na figurze 2c pokazano człon zaworowy 13 w widoku perspektywicznym przekroju podłużnego. Na członie zaworowym jest zamontowany współosiowy, podcięty kołek 14, którego wystający koniec sięga poza wygiętą krawędź 12 wydrążonego tłoka 11. Koniec 15 kołka zwrócony w stronę wydrążonego tłoka może być zukosowany. Kołek może mieć otwór 16 przechodzący w kierunku osiowym i ewentualnie podłużne szczeliny odchodzące w górę od końca 15, tworząc tym samym haki zatrzaskowe tak, że kołek może być popchnięty do kształtowego końca wydrążonego tłoka, łącząc się tym samym za kształtową krawędzią.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 2a, 2b i 2c, człon zaworowy 13 jest zamontowany ruchomo bezpośrednio z przodu zakończenia wydrążonego tłoka 11, przy czym średnica członu zaworowego 13 jest zasadniczo równa wewnętrznej średnicy cylindra 1. Zakończenie wydrążonego tłoka 11 jest wygięte wewnątrz dla utworzenia obróconej do wewnątrz wargi i oddziaływuje jako zderzak. Na członie zaworowym 13 jest zamontowany współosiowy, podcięty, grzybkowe ukształtowany kołek, którego zatrzaskowe haki łączą się poza wygiętą krawędzią wydrążonego tłoka 11. Wyznaczona powierzchnia uszczelniająca przechodząca dookoła kolka spoczywa na wylotowym końcu tłoka na krawędzi tej wargi.

Na figurze 3a pokazano pierwsze rozwiązanie urządzenia według wynalazku do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie, w przekroju podłużnym, w widoku perspektywicznym. W cylindrze 1 znajduje się wydrążony tłok 17 i człon zaworowy 18 w położeniu zamkniętym zaworu.

Na figurze 3b pokazano przekrój podłużny w widoku perspektywicznym przez wydrążony tłok 17 z wygiętą krawędzią 19. Przy wylotowym końcu wydrążonego tłoka znajduje się poszerzona część 20, w której jest prowadzony i zamontowany w osiowo ruchomy sposób człon zaworowy 18. Wejściowy koniec poszerzonej części 20 jest sfazowany lub płaski.

Na figurze 3c pokazano cylindryczny człon zaworowy 18 w przekroju podłużnym w widoku perspektywicznym. Obydwa końce członu zaworowego są płaskie i są umieszczone prostopadle do osi członu zaworowego. Człon zaworowy 18 zawiera przykładowo cztery stopniowane kanały 21 na swej powierzchni zewnętrznej dla ułatwienia przepływu płynu przez wygiętą krawędź 19, to jest zwróconą wewnętrznie wargę, gdy zawór jest otwarty, przy czym końce kanału 21 są umieszczone promieniowo wewnętrznie względem wargi. Krawędź członu zaworowego 18 przylegająca do nachylonej podstawy wydrążonej komory 20 może być zukosowana.

Średnica członu zaworowego 18 jest mniejsza niż średnica poszerzonej części 20 tak, że człon zaworowy 18 może poruszać się w zasadzie bez tarcia w poszerzonej części 20.

Dla zmontowania, człon zaworowy 18 zostaje wepchnięty do poszerzonej części 20 zanim zostanie ukształtowana wygięta krawędź 19 wydrążonego tłoka.

Na figurze 4a pokazano drugie rozwiązanie urządzenia według wynalazku do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie, w przekroju podłużnym w widoku perspektywicznym. W cylindrze 1 znajduje się wydrążony tłok 22 i człon zaworowy 23 w położeniu zamkniętym zaworu. Średnica członu zaworowego jest mniejsza niż średnica wydrążonego tłoka.

Na figurze 4b pokazano przekrój podłużny w widoku perspektywicznym, przez wydrążony tłok 22 z wylotowym końcem w postaci wygiętej krawędzi 24 tworzącej wewnętrznie

185 631 obróconą wargę, zawierający przewężenie 25. Grubościenna rura 26 pełniącą funkcję korpusu przemieszczającego może być wepchnięta do wydrążonego tłoka 22 i przytwierdzona do niego.

Na figurze 4c pokazano człon zaworowy 23 w widoku perspektywicznym. Przy wylotowym końcu członu zaworowego znajduje się wystające promieniowo wgłębienie 27 w postaci poprzecznej szczeliny dla ułatwiania przepływu płynu gdy zawór jest otwarty.

Na figurze 4d pokazano alternatywę drugiego rozwiązania urządzenia według wynalazku w przekroju podłużnym w widoku perspektywicznym. W cylindrze 1 znajduje się wydrążony tłok 28, ewentualnie z korpusem przemieszczającym w postaci grubościennej rury 26, z zaworem w położeniu zamkniętym. Średnica członu zaworowego 29 jest mniejsza niż wewnętrzna średnica wydrążonego tłoka 28.

Na figurze 4e pokazano przekrój podłużny w widoku perspektywicznym przez wydrążony tłok 28 z wygiętą krawędzią 24 i obwodowym przewężeniem 25. Na wygiętej krawędzi 24 jest utworzone przynajmniej jedno wgłębienie 30 w postaci wnęki lub wrębu dla ułatwienia przepływu płynu gdy zawór jest otwarty. Zamiast wgłębienia 30 można zastosować wypukłość.

Na figurze 4f pokazano człon zaworowy 29 w widoku perspektywicznym. W tym przypadku człon zaworowy stanowi prosty cylinder pozbawiony wgłębień.

Na figurze 5 pokazano trzecie rozwiązanie urządzenia według wynalazku do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie, w przekroju podłużnym i w widoku perspektywicznym. W cylindrze 1 znajduje się wydrążony tłok 31, który zawiera korpus przemieszczający w postaci grubościennej rury 32. Na poszerzonej części 33 wydrążonego tłoka 31 jest zamontowany człon zamykający 34 z wgłębieniem 35 i otworem 36. We wgłębieniu 35 znajduje się prowadzony, osiowo ruchomy człon 37 który może mieć przy swoim wylotowym końcu szczelinę 38.

Rozwiązania urządzenia według wynalazku do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie pokazane na fig. 3a do 5 pracują w ten sam sposób jak już wyjaśniono w odniesieniu do fig. la.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 3 a, 3b i 3c, cylindryczny człon zaworowy 18 jest zamontowany całkowicie ruchomo wewnątrz wydrążonego tłoka 17. Wylotowy koniec wydrążonego tłoka 17 ma wewnętrzną średnicę większą niż wewnętrzna średnica reszty wydrążonego tłoka 17. Długość tej poszerzonej części wydrążonego tłoka 17 jest trochę większa niż długość członu zaworowego 18. Średnica członu zaworowego 18 jest zasadniczo równa wewnętrznej średnicy przy poszerzonym końcu wydrążonego tłoka 17. Wylotowy koniec wydrążonego tłoka 17 jest ukształtowany wewnętrznie dla utworzenia wargi albo ponad jego całym obrzeżem lub ponad częścią jego obrzeża i pełni funkcję zderzaka który przytrzymuje człon zaworowy 18 wewnątrz wydrążonego tłoka 17. Podstawa poszerzonej części która tworzy gniazdo zaworowe może być płaska lub stożkowa. Wgłębienie na przepływ płynu w wylotowej stronie członu zaworowego 18 może przykładowo przybierać postać stopniowanego kanału. Wgłębienie na przepływ płynu w zderzaku może mieć postać przykładowo nacięcia w rawędzi wargi.

W odmianie tego rozwiązania, człon zaworowy może być umieszczony całkowicie wewnątrz wydrążonego tłoka 17 przy wlotowym jego końcu. Zderzak będzie zatem umieszczony przy zewnętrznym końcu poszerzonej części a wyznaczona powierzchnia uszczelniająca będzie znajdowała się na kształtowej krawędzi przy wlotowym końcu wydrążonego tłoka 17.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 4a, 4b i 4c, wydrążony tłok 22 zawiera cienkościenną rurę która jest wygięta do wewnątrz przy zakończeniu wystającym do cylindra 1 i jest wyposażona w obwodowe przewężenie 25 przy końcu przestrzeni przeznaczonej na człon zaworowy 23. Człon zaworowy 23 jest prowadzony i zamontowany ruchomo w przestrzeni pomiędzy wygiętą krawędzią rury i obwodowym przewężeniem 25. Następna gruboościenna rura 26 może być wepchnięta do wlotowego końca wydrążonego tłoka 22, przy czym jej zewnętrzna średnica jest równa wewnętrznej średnicy wydrążonego tłoka 22, i ta grubościenna rura 26 jest trwale przyłączona do wydrążonego tłoka 22 i korzystnie wy staje w przybliżeniu do obwodowego przewężenia 25 w wydrążonym tłoku 22. Wydrążony tłok 22 pełni funkcję członu

185 631 przemieszczającego i ułatwia zasysanie płynu do komory wysokociśnieniowej w zasadzie bez przykładania ciśnienia. Wydrążony tłok 22 jest korzystnie wykonany z tworzywa sztucznego.

W odmianie tego rozwiązania, pokazanej na fig. 4d i 4e, człon zaworowy 29 może być zamontowany całkowicie wewnątrz wydrążonego tłoka 22 przy jego wlotowym końcu. Zderzak jest umieszczony przy obwodowym przewężeniu 25 a powierzchnia uszczelniająca jest usytuowana przy wygiętej krawędzi 24 przy wlotowym końcu wydrążonego tłoka 22.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 5, wydrążony tłok 31 zawiera cienkościenną rurę, w której znajduje się grubościenna rura 32 której zewnętrzna średnica jest równa wewnętrznej średnicy tłoka 31, i która jest trwale przyłączona do wydrążonego tłoka 31. Grubościenna rura 32 pełni funkcję korpusu przemieszczającego i ułatwia zasysanie płynu w zasadzie bez przykładania docisku.

Wlotowy koniec wydrążonego tłoka 31 jest poszerzony. Przy poszerzonym końcu, wydrążony tłok 31 jest trwale przyłączony do członu zamykającego 34, którego zewnętrzna średnica jest większa niż zewnętrzna średnica poszerzonej części 33 wydrążonego tłoka 31. Człon zamykający 34 zawiera otwór 36, który jest otwarty po stronie zwróconej w kierunku poszerzonego końca wydrążonego tłoka 31. W podstawie otworu 36 znajduje się wlot dla płynu. Podstawa otworu 36 może być stożkowa lub płaska, i tworzy powierzchnię uszczelniającą.

Człon zaworowy 37 jest umieszczony we wgłębieniu w członie zamykającym, i jest ruchomy osiowo w otworze 36. Zewnętrzna średnica członu zaworowego 37 jest mniejsza niż wewnętrzna średnica otworu 36, ale korzystnie większa niż wewnętrzna średnica wydrążonego tłoka 31, którego część wy staje do cylindra 1. Człon zaworowy 37 może zawierać przy swym wylotowym końcu przynajmniej jedno wgłębienie 38, przez które wpływa płyn do komory wysokociśnieniowej podczas suwu wlotowego wydrążonego tłoka 31.

Zderzak dla członu zaworowego stanowi korzystnie zakończenie korpusu przemieszczającego, który wystaje do poszerzonej części wydrążonego tłoka 31, lub w przypadku gdy zakończenie korpusu przemieszczającego jest umieszczone w nieposzerzonej części wydrążonego tłoka 31, wówczas stanowi przejście od nieposzerzonej części wydrążonego tłoka 31 do jego poszerzonego końca wlotowego.

Wydrążony tłok 31 z poszerzonym końcem wlotowym korzystnie jest wykonany z metalu. Korpus przemieszczający i człon zamykający 34 są korzystnie wykonane z tworzywa sztucznego. Człon zaworowy 37 może być wykonany z tworzywa sztucznego lub metalu.

Szczególnie istotne jest zastosowanie urządzenia według wynalazku do sprężania płynu w rozpylaczu (urządzeniu wytwarzającym mgłę) pod wysokim ciśnieniem 41a beznapędowego rozpylania płynu.

W rozwiązaniach pokazanych na fig. 3a - 3c i 4a - 4e człon zaworowy 18, 23 jest cokolwiek przemieszczalny względem wydrążonego tłoka 17, 22, jednakże porusza się zasadniczo wraz z wydrążonym tłokiem 17, 22. Człon zaworowy 18, 23 jest korzystnie symetryczny wokół osi obrotu, np. stanowi okrągły cylinder lub stożek ścięty. Jego przekrój poprzeczny jest cokolwiek mniejszy niż przekrój poprzeczny komory w której jest zamontowany ruchomo. Jest to uzyskane za pomocą jednego lub więcej kanałów korzystnie przechodzących w zewnętrznej powierzchni cylindrycznego członu zaworowego 18, 23, lub poprzez cokolwiek mniejszą średnicę członu zaworowego 18, 23 w stosunku do średnicy komory w której jest zamontowany.

Człon zaworowy 18, 23 jest prowadzony w komorze w której jest zamontowany ruchomo, jednakże może obracać się według potrzeby wokół swej osi, która zawsze pozostaje równoległa do osi wydrążonego tłoka 17, 22. W ten sposób powstaje określona powierzchnia uszczelniająca przy wlotowym końcu członu zaworowego 18, 23. Odległość którą może przebywać człon zaworowy 18, 23 w stosunku do wydrążonego tłoka 17, 22 jest ograniczona przez ogranicznik lub zderzak który przytrzymuje ruchomy człon zaworowy 18, 23 w wydrążonym tłoku 17, 22.

W niektórych rozwiązaniach wynalazku, w których zderzak znajduje się poza wylotowym końcem członu zaworowego 18, 23, może występować konieczność zastosowania przynajmniej jednego wgłębienia w obszarze wylotowego końca członu zaworowego 18, 23 dla

185 631 umożliwienia przepływu płynu pomiędzy zderzakiem a członem zaworowym 18, 23, gdy zawór jest otwarty. To jedno lub każde wgłębienie jest umieszczone albo w członie zaworowym 18, 23 przy jego wylotowym końcu albo w zderzaku w wydrążonym tłoku 17, 22.

W położeniu w którym człon zaworowy 18, 23 przylega do zderzaka wydrążonego tłoka 17, 22, zawór jest otwarty. W położeniu w którym człon zaworowy 18, 23 przylega do określonej powierzchni uszczelniającej, zawór jest zamknięty.

Człon zaworowy 18, 23 umieszczony wewnątrz wydrążonego tłoka 17, 22 nie wytwarza w zasadzie żadnego tarcia względem wewnętrznej ściany wydrążonego tłoka 17, 22. Człon zaworowy 18, 23 umieszczony bezpośrednio z przodu zakończenia wydrążonego tłoka 17, 22 może ewentualnie ocierać się o ścianę głównego cylindra pompującego w urządzeniu. W tym przypadku zawór jest aktywnie zamykany i otwierany podczas ruchu wydrążonego tłoka 17, 22, w wyniku tarcia pomiędzy członem zaworowym 18, 23 a cylindryczną ścianą wewnętrzną tłoka.

Cylinder korzystnie jest wykonany z tworzywa sztucznego a wydrążony tłok 17, 22 jest wykonany z metalu lub tworzywa sztucznego. Materiał na człon zaworowy 18, 23 jest dobrany pod względem twardości dla dopasowania do twardości materiału wydrążonego tłoka 17, 22 i może stanowić metal, ceramikę, szkło, kamień szlachetny, tworzywo sztuczne lub elastomer. Człon zaworowy 18, 23 jest korzystnie wytworzony w postaci jednej części.

Gdy płyn zostaje zassany, wówczas komora wysokociśnieniowa 4 jest podłączona do źródła zasilania płynu poprzez wydrążony tłok 17, 22. Podczas suwu wlotowego wydrążonego tłoka 17, 22, płyn przepływa przez wydrążony tłok 17, 22 i poprzez człon zaworowy 18, 23 do komory wysokociśnieniowej 4 cylindra. Podczas suwu wylotowego wydrążonego tłoka 17, 22 gniazdo zaworowe jest uszczelnione w stosunku do powierzchni uszczelniającej członu zaworowego 18, 23.

Urządzenie według wynalazku do wytwarzania wysokiego ciśnienia w płynie jest podłączone do źródła zasilania swym końcem wlotowym. Komora wysokociśnieniowa 4 jest podłączona do następnego urządzenia, do którego lub poprzez które jest prowadzony płyn pod wysokim ciśnieniem. Wydrążony tłok 17, 22 lub cylinder jest przyłączony do zespołu napędowego który powoduje względny ruch pomiędzy wydrążonym tłokiem 17, 22 i cylindrem i który przykłada siłę potrzebną do wytworzenia wysokiego ciśnienia.

Przykład 1: Zminiaturyzowane urządzenie do wytwarzania wysokiego ciśnienia, stosowane do rozpylacza lekarstw.

Obszar zaworowy rozpylacza lekarstw składa się z cylindra wykonanego z polibutylenu - tereftalanu o wewnętrznej średnicy 1,6 mm i zewnętrznej średnicy 5 mm. Komora wysokociśnieniowa jest zamknięta płytą nośną dyszy. W płycie tej znajduje się dysza o średnicy 20 mm, zaś kanał dyszy ma długość 2 mm.

Do cylindra jest wepchnięty metalowy wydrążony tłok o zewnętrznej średnicy 1,59 mm i o średnicy otworu 0,35 mm. Wydrążony tłok może być wepchnięty na 50 mm do cylindra i jego suw ma długość 12 mm. Wydrążony tłok posiada otaczający odwrócony rowek o szerokości 4 mm o średnicy podstawy 0,75 mm. Rowek jest ograniczony uskokiem o długości 4,0 mm o średnicy 1,15 mm. Zewnętrzna krawędź odwróconego końca wydrążonego tłoka jest zukosowana.

Człon zaworowy wykonany z polibuterenotereftalanu składa się z krążka o grubości 2 mm i średnicy 1,59 min i trzech haków zatrzaskowych. Jako wgłębienie na zewnętrznej powierzchni są utworzone trzy półcylindryczne kanały o średnicy 0,4 mm. Haki zatrzaskowe wystają na 6 mm od krążką a wewnętrzna krawędź haków jest oddalona 4,2 mm od krążka. Człon zaworowy może zatem być przesuwany osiowo 0,2 mm względem wydrążonego tłoka.

Objętość dostawcza wynosi 23,4 mm³. Ciśnienie płynu wynosi około 32 MPa.

Rozpylacz taki jest stosowany do rozpylania lub wytwarzania mgły płynnych lekarstw do medycznej terapii aerozolowej. Rozpylacz dostarcza lekarstwo w danej dawce po każdym uruchomieniu.

Przykład 2: Zminiaturyzowane urządzenie do wytwarzania wysokiego ciśnienia płynu, stosowane do rozpylacza kosmetyków.

185 631

Obszar zaworowy rozpylacza kosmetyków składa się z cylindra z polieteroeteroketonu o wewnętrznej średnicy 2,5 mm i zewnętrznej średnicy 8 mm. Wysokociśnieniowa komora jest zamknięta płytą nośną dyszy. W płycie tej znajduje się dysza o średnicy 25 mm, i o długości kanału dyszy wynoszącej 2 mm.

Do cylindra jest wepchnięty wydrążony tłok ze wzmocnionego tworzywa sztucznego, mający zewnętrzną średnicę 2,48 mm i średnicę otworu 0,5 mm. Wydrążony tłok może być wepchnięty 50 mm w głąb cylindra i jego suw wynosi 24 mm. Wydrążony tłok jest przewiercony na wewnętrzną średnicę 1,85 mm na długości 5,0 mm przy wylotowym końcu. Podstawa nawierconej komory w wydrążonym tłoku jest zukosowana. Wylotowy koniec wydrążonego tłoka jest odkształcony termicznie.

Człon zaworowy stanowi cylinder z polipropylenu o wysokości 3,0 m i średnicy 1,6 mm. Jako wgłębienia w zewnętrznej powierzchni są utworzone cztery stopniowane kanały. Człon zaworowy może być przemieszczany osiowo na około 0,5 mm wewnątrz wydrążonego tłoka. Objętość dostawcza wynosi około 116 mm³. Ciśnienie płynu wynosi około 3 MPa. Rozpylacz tego rodzaju jest stosowany do rozpylania sprayu do włosów.

185 63^

ę^g-^³·

185

Fig··³⁰

Fig-^3a

185 631

ϊΊ9 ⁰ 5 . (jp RP. Nakład 60 eg?· „_ntOepartatn® Q_ena 4,00 z ·

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zminiaturyzowane urządzenie do sprężania płynu, które zawiera cylindryczny wydrążony tłok, umieszczony ruchomo w cylindrze i wyznaczający tor przepływu płynu, znamienne tym, że wydrążony tłok (17, 22, 28, 31) ma poszerzoną część (20, 33) przy końcu wlotowym lub wylotowym, której wewnętrzna średnica jest większa niż wewnętrzna średnica pozostałej części wydrążonego tłoka (17, 22, 28, 31), przy czym ten wydrążony tłok (17, 22, 28,31) ma wewnętrznie wygiętą krawędź (19,24) przy końcu wlotowym lub wylotowym, zaś wewnątrz cylindra (1) z przodu tłoka (17, 22, 28, 31) jest umieszczona wysokociśnieniowa komora (4) oraz zawór mający człon zaworowy (18, 23, 29, 37) z powierzchnią uszczelniającą przy jego końcu wlotowym, przy czym człon zaworowy (18, 23, 29, 37) jest umieszczony ruchomo osiowo wewnątrz poszerzonej części (20, 33) wydrążonego tłoka (17, 22, 28, 31), a maksymalna średnica członu zaworowego (18, 23, 29, 37) jest mniejsza niż wewnętrzna średnica poszerzonej części (20, 33) wydrążonego tłoka (17, 22, 28, 31) i większa niż wewnętrzna średnica pozostałej części wydrążonego tłoka (17, 22, 28, 31), zaś przy wylotowym końcu poszerzonej części (20, 33) wydrążonego tłoka (17, 22, 28, 31) są umieszczone elementy zderzakowe, przy czym zawór jest zamknięty w położeniu, w którym człon zaworowy (18, 23, 29, 37) przylega do powierzchni uszczelniającej przy jego końcu wlotowym i jest otwarty w położeniu, w którym człon zaworowy (18, 23, 29, 37) przylega do elementów zderzakowych przy wylotowym końcu poszerzonej części (20, 33) wydrążonego tłoka (17, 22, 28,31).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że człon zaworowy (18, 23, 29, 37) jest symetryczny względem osi obrotu.
3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że człon zaworowy (18, 23, 29, 37) ma kształt cylindryczny.
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy zderzakowe zawierają przynajmniej jedno wgłębienie (30), zaś wylotowy koniec członu zaworowego (18, 23, 29, 37) zawiera przynajmniej jeden kanał (21) względnie przebiegające promieniowo wgłębienie (27,38).
5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wydrążony tłok (17, 22, 28) ma przy wylotowym końcu poszerzoną część (20), zaś element zderzakowy stanowi wygiętą wewnętrznie krawędź (19,24) przy wylotowym końcu wydrążonego tłoka (17,22,28).
6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wydrążony tłok (31) ma przy swym wlotowym końcu poszerzoną część (33), zaś powierzchnia uszczelniająca jest utworzona jako wewnętrznie wygięta krawędź (24) przy wlotowym końcu wydrążonego tłoka (31), przy czym element zderzakowy jest utworzony przy wylotowym końcu poszerzonej części (33) wydrążonego tłoka (31).
7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wydrążony tłok (22, 28) ma wewnętrznie wygiętą krawędź (24) przy jednym ze swych końców oraz obwodowe przewężenie (25) w pobliżu wewnętrznie wygiętej krawędzi (24) wydrążonego tłoka (22), zaś człon zaworowy (23) jest umieszczony ruchomo osiowo wewnątrz wydrążonego tłoka (22,28) pomiędzy wygiętą krawędzią (24) i obwodowym przewężeniem (25), przy czym człon zaworowy (23) ma wgłębienie (27) w obszarze wylotowego końca.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że wydrążony tłok (22, 28) ma przy wylotowym końcu wewnętrznie wygiętą krawędź (24) jako element zderzakowy, oraz obwodowe przewężenie (25) w obszarze wygiętej krawędzi (24) przy wylotowym końcu wydrążonego tłoka (22, 28).
9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że wydrążony tłok (22) ma wewnętrznie wygiętą krawędź (24) przy wlotowym końcu, zaś obwodowe przewężenie (25) jest usytuowane w sąsiedztwie wygiętej krawędzi (24) przy wlotowym końcu wydrążonego tłoka (22).

185 631
10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wydrążony tłok (28) ma pierwsze obwodowe przewężenie, usytuowane w odstępie od wylotowego końca wydrążonego tłoka (28) i drugie obwodowe przewężenie (25), usytuowane pomiędzy pierwszym przewężeniem a wlotowym końcem wydrążonego tłoka (28), zaś człon zaworowy jest umieszczony ruchomo osiowo pomiędzy tymi dwoma przewężeniami.
11. Urządzenie według zastrz. 7 albo 10, znamienne tym, że wlotowy koniec wydrążonego tłoka (28) jest wyposażony w grubościenną rurę (26) mającą osiowo przebiegający kanał, przy czym ta grubościenną rura (26) jest umieszczona w wydrążonym tłoku (28) i jest trwale do niego przyłączona i korzystnie sięga do obwodowego przewężenia (25), znajdującego się najbliżej wlotowego końca wydrążonego tłoka (28).
12. Urządzenie według zastrz. 7 albo 10, znamienne tym, że wylotowy koniec wydrążonego tłoka (28) jest wyposażony w korpus przemieszczający, mający przechodzący osiowo kanał, przy czym ten korpus przemieszczający jest zamontowany w wydrążonym tłoku (28), jest do niego trwale przymocowany i korzystnie sięga do obwodowego przewężenia, znajdującego się najbliżej wylotowego końca wydrążonego tłoka (28).
13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wydrążony tłok (31) ma poszerzoną część (33) przy swym wlotowym końcu i korzystnie grubościenną rurę (32), stanowiącą korpus przemieszczający w nieposzerzonej części wydrążonego tłoka (31), przy czym poszerzona część (33) wydrążonego tłoka (31) jest wyposażona w człon zamykający (34), zawierający płaskie lub stożkowe wgłębienie (35) z otworem (36), zaś człon zaworowy (37) jest umieszczony ruchomo osiowo we wgłębieniu (35), a ponadto ten człon zaworowy (37) jest korzystnie wyposażony przy swym wylotowym końcu we wgłębienie (38).
14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia uszczelniająca stanowi powierzchnię końcową członu zaworowego (18, 23, 29,37).
15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przez wydrążony tłok (17, 22, 28,31) ruchomy w cylindrze (1) przechodzi kanał przepływu płynu, zaś z przodu wydrążonego tłoka wewnątrz cylindra (1) znajduje się wysokośnieniowa komora (4) oraz wlotowy jednokierunkowy człon zaworowy (18, 23, 29, 37) umieszczony w kanale przepływu płynu, który to człon zaworowy (18, 23, 29, 37) jest umieszczony ruchomo wraz z tłokiem, z jednoczesną możliwością wykonywania ograniczonego ruchu wzdłuż osi tłoka pomiędzy położeniem zamkniętym usytuowanym w kontakcie z otworem (36) utworzonym przez tłok, a położeniem otwartym oddalonym od tego otworu (36), przy czym człon zaworowy (18, 23, 29, 37) ma elementy przeciwobrotowe, wykluczające jego obrót dookoła osi poprzecznej do osi tłoka, a jego powierzchnia kontaktuje się z gniazdem zaworowym w postaci otworu (36).
16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że człon zaworowy (37) jest ogólnie cylindryczny i jest zamontowany w przednim końcu wydrążonego tłoka (31), przy czym skuteczny obszar gniazda zaworowego w postaci otworu (36) jest zasadniczo taki sam jak obszar otworu wydrążonego tłoka (31).
17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że otwór zaworowy (36) ma kształt stożka ściętego.

* * *