РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК B05B9/04 B05B11/00 

Изобретение относится к ручным распылительным устройствам для получения мелкодисперсных аэрозольных частиц различных жидкостей и может быть использовано в быту и технике.

Известен распылитель жидкости, содержащий распылительную головку, расположенную под ней емкость для распыливаемой жидкости с крышкой и размещенной в нижней части емкости всасывающей трубки, над которой смонтирован карман с расположенными в ней поршнем, клапаном в виде поршня-отсекателя, который установлен между поршнем и пружиной, и образующим с поршнем камеру сжатия переменного объема [1]
Указанный распылитель имеет ряд недостатков. Один из недостатков заключается в повышенных требованиях по герметичности стыков между поршнем и карманом, а также между плавающим поршнем-отсекателем и центральным осевым каналом кармана. Это обусловлено тем, что в рассматриваемой конструкции заполнение камеры переменного объема жидкостью происходит в самой последней фазе подъема распылительной головки, после выхода обтюрирующего пояска поршня-отсекателя из зацепления с каналом меньшего диаметра кармана. А для обеспечения нормальной работы распылителя в камере переменного объема должно создаваться и надежно удерживаться в процессе подъема распылительной головки разрежение до 250 мм ст.рт. столба. Нарушение герметичности стыков приводит к уменьшению разрежения в камере переменного объема и, следовательно к уменьшению дозы распыливаемой жидкости при последующих циклах распыления. Так как применяемые для изготовления поршневых пар пластмассы обладают хладотекучестью во времени, то гарантировать сохранение повышенной герметичности, а следовательно, и надежность действия в процессе эксплуатации не представляется возможным.

Другим недостатком является снижение эксплуатационной эффективности, обусловленной необходимостью применения в конструкции достаточно мощной пружины, усилие которой в процессе подъема распылительной головки расходуется на преодоление сил трения поршней по стенкам кармана и дополнительно на создание разрежения в камере переменного объема. Наличие мощной пружины требует значительных усилий при нажатии на распылительную головку, то есть снижает "легкость хода". Еще один недостаток заключается в наличии "мертвого хода" величиной до 2.3 мм, так как распыление жидкости здесь начинается только после того, как обтюрирующий поясок поршня-отсекателя войдет зацепление с каналом меньшего диаметра в кармане.

Известен также насос для распыления духов, воды и т.п. состоящий из распылительной головки, ступенчатой цилиндрической втулки, внутри которой размещены поршень и подпружиненный поршень-отсекатель. Поршень-отсекатель состоит из клапанной втулки с продольными пазами на боковой поверхности и верхним заостренным концом, входящим в осевой канал поршня, поршня со сквозным гнездом в нижней части, в котором помещен шариковый клапан, и осевого стержня с диаметрально противоположными пальцами, входящими в пазы клапанной втулки [2]
В этой конструкции устранены недостатки, связанные с требованиями по повышенной герметичности стыков между поршнями и цилиндрической втулкой, и снижено усилие пружины, то есть обеспечена "легкость хода" при нажатии на распылительную головку по сравнению с конструкцией, описанной в [1]
Недостатки его заключаются в наличии "мертвого хода", равного приблизительно длине пазов в клапанной втулке, а также сложность процесса автоматизации сборки, которая обусловлена трудностью постановки стержня с диаметрально-противоположными пальцами в пазы клапанной втулки. Это требует для процесса сборки дополнительного автомата, то есть усложняет процесс сборки.

Наиболее близким к известному является распылитель жидкости, содержащий распылительную головку с расположенной под ней крышкой, в которой помещена цилиндрическая ступенчатая втулка с установленным в ней поршнем и размещенным под ним подпружиненным поршнем-отсекателем с обтюрирующим пояском, имеющим с противоположной относительно распылительной головки стороны участок, выполненный с входным осевым отверстием, переходящим в осесимметричную полость для размещения в ней клапана в виде шарика, сообщенную каналами с камерой сжатия переменного объема [3]
В верхней детали поршня-отсекателя со стороны нижнего торца выполнено поднутрение со сквозными боковыми каналами, а в нижней детали выполнен сквозной осевой канал. При соединении этих деталей образуется рабочая камера, в которой над сквозным осевым каналом помещен шариковый клапан.

Недостатком его является снижение надежности действия, обусловленное сложностью конструкции поршня-отсекателя, выполненного составным из двух пластмассовых деталей, соединенных посредством напрессовки. Так как в процессе хранения происходит старение пластмассы, то вследствие ее хладотекучести может произойти нарушение соединения деталей. Нарушение соединения деталей может привести к нестабильности дозы распыления, появлению начального "мертвого хода", и, как следствие, к полной потере работоспособности. Кроме того, выполнение поршня-отсекателя составным усложняет конструкцию распылителя и процесс сборки, так как для этого требуется дополнительный сборочный автомат.

Целью изобретения является повышение надежности действия, упрощение конструкции и сборки распылителя.

Это достигается тем, что в распылителе, содержащем распылительную головку с расположенной под ней крышкой, в которой помещена цилиндрическая ступенчатая втулка с установленным в ней поршнем и размещенным под ним подпружиненным поршнем-отсекателем с обтюрирующим пояском, имеющим с противоположной относительно распылительной головки стороны участок, выполненный с входным осевым отверстием, переходящим в осесимметричную полость для размещения в ней клапана в виде шарика, сообщенную каналами с камерой сжатия переменного объема, согласно изобретению участок с входным осевым отверстием выполнен с поршнем-отсекателем за одно целое в виде стержня, при этом полость выполнена диаметром, равным 1,03-1,2 диаметра шарика, входное отверстие выполнено диаметром, равным 0,7-0,9 диаметра шарика, а угол между касательными в точках контакта шарика с выходным участком входного отверстия составляет 30-60^о.

На фиг. 1 показан распылитель жидкости в разрезе, (исходное положение), общий вид; на фиг. 2 то же, во время распыления; на фиг. 3 то же, после распыления, на фиг. 4 шариковый клапан в разрезе.

Распылитель жидкости содержит распылительную головку 1 с расположенной под ней крышкой 2. В крышку 2 впрессована цилиндрическая ступенчатая втулка 3, в которой установлены поршень 4 и поршень-отсекатель 5, подпружиненный пружиной 6. Площадь поперечного сечения верхней части втулки 3 больше площади поперечного сечения нижней части втулки. Поршень-отсекатель 5 образует с поршнем 4 камеру 7 сжатия переменного объема. Поршень-отсекатель 5 выполнен с обтюрирующим пояском и со стороны, противоположной распылительной головке 1, имеет участок с входным осевым отверстием, переходящим в осесимметричную полость 8 для размещения в ней клапана в виде шарика 9. Участок с входным осевым отверстием выполнен с поршнем-отсекателем за одно целое в виде стержня. Осесимметричная полость 8 выполнена диаметром, равным 1,03-1,2 диаметра шарика, входное отверстие выполнено диаметром, равным 0,7-0,9 диаметра шарика, а угол между касательными в точках контакта шарика с выходным участком входного отверстия составляет 30-60^о. В нижней части втулки 2 имеется гнездо под всасывающую трубку 14. Жидкость подается к распылительной головке 1 по каналу 11, выполненному в поршне 4. Верхняя заостренная часть поршня-отсекателя 5 входит в канал 11 поршня 4. Свободный объем емкости 12 через паз 13 во втулке 3 и радиальные зазоры между поршнем 4 и крышкой 2 соединен с атмосферой. Камера 7 сжатия сообщена с полостью 8 каналами 14.

В процессе технологических работ и экспериментальных исследований установлено, что выполнение поршня-отсекателя в виде единой детали упрощает конструкцию, в отличие от прототипа, и повышает надежность действия распылителя, так как устраняет влияние хладотекучести пластмассы в процессе хранения на величину дозы распыливаемой жидкости и возникновение "мертвого хода". Предлагаемая конструкция распылителя не требует дополнительного сборочного автомата, позволяет применять для изготовления недефицитные отечественные полимеры, например, полиэтилен низкого давления.

Выполнение диаметра полости менее величины 1,03 диаметра шарика снижает надежность действия вследствие уменьшения бокового зазора между шариком и полостью и, как следствие, уменьшение проходной площади для всасывания дозы жидкости и ненадежного перемещения шарика в полости за счет усадок и короблений последней.

Выполнение диаметра полости более 1,2 диаметра шарика технологически невозможно, так как при большей величине происходит разрыв элементов полости в процессе ее формования в пресс-форме.

Выполнение диаметра входного отверстия полости более 0,9 диаметра шарика нецелесообразно, потому что в процессе работы распылителя может происходит проталкивание его в емкость с жидкостью, что обусловлено достаточно высоким давлением в процессе работы (до 5 атм).

Выполнение диаметра входного отверстия полости менее 0,7 диаметра шарика нецелесообразно в связи с тем, что в процессе сборки при проталкивании шарика в полость возможен разрыв стенок полости.

При величине диаметра входного отверстия полости 0,7-0,9 диаметра шарика обеспечивается надежное перемещение шарика в полости без заклинивания в процессе его поднятия при всасывании дозы распыливаемой жидкости, и обеспечивается надежное перекрытие входного отверстия полости шариком без проталкивания его в емкость в процессе распыления.

Если угол между касательными в точках контакта шарика с входным отверстием полости менее 30^о, то происходит заклинивание шарика в отверстии в процессе работы распылителя, а при угле более 60^о не осуществляется надежное перекрытие входного отверстия полости в процессе распыления.

Такое выполнение распылителя упрощает его конструкцию и, следовательно, сборку, повышает надежность действия при стабильности дозы распыливаемой жидкости, исключает возникновение "мертвого хода".

Первоначальное заполнение камеры 7 переменного объема жидкостью из емкости 12 после сборки осуществляется следующим образом. При нажатии силой Р на распылительную головку 1 (фиг. 2) передвигают одновременно с головкой 1 поршень 4 и плавающий поршень-отсекатель 5 внутри втулки 3. Поршень 4 перемещается в верхней части втулки 3, имеющей большую площадь поперечного сечения, а поршень-отсекатель 5 в нижней части втулки 3, имеющей меньшую площадь поперечного сечения. При перемещении поршень 4 и поршень-отсекатель 5 сжимают пружину 6. При этом происходит уменьшение объема камеры 7 переменного объема и постепенное сжатие воздуха в этой камере между поршнем 4 и поршнем-отсекателем 5. Одновременно происходит сжатие воздуха в цилиндро-конической полости 8 и плотное прижатие клапана-шарика 9 к стенкам полости. При достижении поршнем 4 нижнего положения его обтюрирующий поясок входит в кольцевое расширение, выполненное в нижней торцовой части втулки 3 большего диаметра. При этом происходит стравливание сжатого воздуха из камеры 7 через кольцевое расширение во втулке 3 и радиальные зазоры между поршнем 4 и втулкой 3 и далее между поршнем 4 и крышкой 2 в атмосферу и выравнивание давления в камере 7 с атмосферным давлением. При снятии усилия с распылительной головки 1 под действием пружины 6 осуществляется подъем поршня 4, поршня-отсекателя 5 и головки 1 в верхнее положение. При этом происходит увеличение объема камеры 7 и, как следствие, разрежение воздуха в указанном объеме. Разрежение воздуха в камере 7 вызывает подъем шарика 9 в полости 8 и всасывание жидкости через всасывающую трубку 10 из емкости 12. Через каналы 14 в полости 8 происходит постепенное заполнение жидкостью камеры 7. При двух-трехкратном воздействии силой Р на головку 1 происходит полное удаление воздуха из камеры 7 переменного объема, и она полностью заполняется жидкостью. Распылитель готов к работе. Распылитель работает следующим образом. При нажатии с силой Р на головку 1 происходит опускание головки 1, поршня 4 и поршня-отсекателя 5 с одновременным сжатием пружины 6. При этом происходит уменьшение объема камеры 7 и сжатие имеющейся там жидкости. Давление сжатой жидкости воздействует на плавающий поршень-отсекатель 5 и через каналы 14 в полости 8 на шарик 9. Вследствие этого шарик 9 плотно закрывает входное отверстие в полости 8 и препятствует истечению жидкости из камеры 7 в емкость 12. Когда давление в камере 7 превышает силу Р₁ противодействия пружины 6, поршень-отсекатель 5 отодвигается вниз от поршня 4. Верхняя заостренная часть поршня-отсекателя 5 выходит из канала 11 в поршне 4 и открывает выход жидкости из камеры 7 по каналу в распылительную головку 1, где под давлением через выходное отверстие в головке 1 (на чертеже не показано) происходит распыление жидкости в виде аэрозоли.

В конце рабочего хода поршень 4 упирается в торцовую часть втулки 3 и давление на жидкость прекращается. Распыление жидкости продолжается до момента, когда в результате снижения давления в камере 7 поршень-отсекатель 5 под воздействием силы Р₁ пружины 6 возвращается в исходное положение и резко прекращает сообщение между камерой 7 и каналом 11 в поршне 4. После снятия силы Р происходит подъем под действием пружины 6 поршня-отсекателя 5, поршня 4 и головки 1. При поднятии поршня 4 происходит разрежение в камере 7 переменного объема, которое вызывает подъем шарика 9 в полости 8 и всасывание жидкости через всасывающую трубку 10 из емкости 12. При этом жидкость полностью заполняет камеру 7. Распылитель подготовлен к новому рабочему циклу.

Использование: распылительные устройства для получения мелкодисперсных аэрозольных частиц различных жидкостей в быту и технике. Сущность изобретения: участок с входным осевым отверстием выполнен с поршнем-отсекателем 5 за одно целое в виде стержня. Полость 8 выполнена диаметром, равным 1,03 - 1,2 диаметра шарика 9. Входное отверстие выполнено диаметром, равным 0,7 - 0,9 диаметра шарика 9. Угол между касательными в точках контакта шарика 9 с выходным участком входного отверстия, составляет 30 - 60°. 4 ил.

РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ, содержащий распылительную головку с расположенной под ней крышкой, в которой помещена цилиндрическая ступенчатая втулка с установленным в ней поршнем и размещенным под ним подпружиненным поршнем-отсекателем с обтюрирующим пояском, имеющим с противоположной относительно распылительной головки стороны участок, выполненный с входным осевым отверстием, переходящим в осесимметричную полость для размещения в ней клапана в виде шарика, сообщенную каналами с камерой сжатия переменного объема, отличающийся тем, что участок с входным осевым отверстием выполнен с поршнем-отсекателем за одно целое в виде стержня, при этом полость выполнена диаметром, равным 1,03 1,2 диаметра шарика, входное отверстие выполнено диаметром, равным 0,7 0,9 диаметра шарика, а угол между касательными в точках контакта шарика с выходным участком входного отверстия составляет 30 - 60^o.