具有改进密封件的注射器活塞的制作方法

1.本发明涉及密封件，更具体地，涉及用于注射器活塞的密封件。


背景技术：

2.润滑剂注射器通常包括测量室，以计量期望量的润滑剂，用于随后注射到待润滑的特定点，比如轴承、齿轮面等。活塞设置在室内，并且随着润滑剂进入室而远离端口移动，直到到达停止点，在该点处，室填充有期望的量。此后，通过活塞随后的返回冲程，润滑剂通过端口从室中排出。
3.典型的润滑剂活塞包括尺寸略小于测量室孔的头部和从头部后端延伸的杆，该杆起到引导头部和提供外部视觉指示器的作用。在填充和排出润滑剂期间，活塞头部必须密封，以防止活塞头部周围的泄漏，这可能会阻碍活塞头部的移动并从注射器泄漏。根据密封件设计，流体压力可能导致部分密封件材料在头部和室壁之间被挤压，导致密封件失效和活塞故障。


技术实现要素：

4.一方面，本发明是一种用于润滑剂注射器的活塞组件。注射器具有由内圆柱形表面和轴向端面限定的测量室、穿过端面的流动端口和延伸穿过室的中心轴线。活塞组件包括活塞主体，其可设置在室内，从而可沿着中心轴线线性移动。活塞主体包括圆柱形头部，该头部具有第一和第二轴向端和外圆周表面，以及从活塞头部的第二轴向端轴向延伸的杆。密封件与活塞头部的第一轴向端联接，并具有可与室内圆柱形表面密封接合的环形唇和可与室端面接合的轴向端。
5.另一方面，本发明是一种用于润滑剂喷射器的活塞组件的密封件，该喷射器具有由内圆柱形表面和轴向端面限定的测量室、穿过端面的流动端口和延伸穿过室的中心轴线。活塞组件包括活塞主体，其可设置在室内，从而可沿着中心轴线线性移动，并且包括具有第一和第二轴向端的头部。密封件包括圆柱形聚合物主体，其具有与活塞头的第一轴向端联接的第一轴向端、可与室内圆柱形表面密封接合的环形唇以及可与室端面接合的轴向端。
附图说明
6.当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及本发明优选实施例的详细描述。为了说明本发明，在附图中示出了目前优选的示意性实施例。然而，应该理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。在图中：
7.图1是包括根据本发明的第一构造活塞组件的简化注射器的轴向剖视图；
8.图2是图1的一部分的剖开放大轴向剖视图，示出了活塞组件处于测量室内的第一位置；
9.图3是图1的一部分的剖开放大轴向剖视图，示出了活塞组件处于测量室内的第二
位置；
10.图4是第一构造活塞组件的轴向剖视图；
11.图5是第一构造活塞组件的密封件的透视图；
12.图6是图5的密封件的俯视图；
13.图7是图5的密封件的轴向剖视图；
14.图8是第一构造活塞组件的剖开放大轴向剖视图；
15.图9是根据本发明的包括第二构造活塞组件的简化注射器的剖开放大轴向剖视图；
16.图10是第二构造活塞组件的密封件的透视图；
17.图11是图10的密封件的轴向剖视图；以及
18.图12是第一构造活塞组件的剖开更放大轴向剖视图，示出了密封件端面中的替代开槽开口。
具体实施方式
19.在下面的描述中使用的某些术语仅仅是为了方便，而不是限制。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别指朝向和远离所描述的元件的指定中心线或几何中心的方向，具体含义从描述的上下文中显而易见。此外，如本文所用，词语“连接”和“联接”各自旨在包括两个构件之间的直接连接而没有介于其间的任何其他构件以及其中一个或多个其他构件介于其间的构件之间的间接连接。术语包括上面特别提到的词、其派生词和类似含义的词。
20.现在详细参考附图，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件，图1-12中示出了用于流体输送装置1的剂量活塞组件10，优选用于计量和分配油脂或任何其他合适润滑剂的润滑剂注射器1。然而，剂量活塞组件10可用在任何其它合适的流体输送装置1中，用于输送任何所需流体的计量剂量，例如肥皂、饮料、糖浆、粘合剂等。优选的润滑剂注射器1具有由内圆柱形表面2a和轴向端面2b限定的测量室2、穿过端面2b的流动端口3和延伸穿过室2的中心轴线ac。测量室2优选地由附接到注射器主体5的固定杆4和与杆4螺纹联接的可移动调节螺母6提供，以便改变室2的测量部分2c的体积。活塞组件10基本包括可设置在测量室2内的活塞主体12和与活塞主体12联接的密封件14，活塞主体12优选由金属材料形成，比如低碳钢，密封件14优选由聚合材料形成，最优选的是聚氨酯。
21.具体而言，活塞主体12可沿轴线ac线性移动，当设置在室2内时，具有与测量室轴线ac同轴的中心线lcp，并且包括圆柱形头部16和附接到头部16的杆18。活塞头部16通常是圆柱形的，并且分别具有第一和第二轴向端16a、16b以及在轴向端16a、16b之间延伸的外圆周表面17。杆18通常是细长的，并且通常远离活塞头部16的第二轴向端16b轴向延伸。优选地，杆18包括附接到头部16的内径向较大部分18a和延伸穿过调节螺母6中的开口6a的外径向较小部分18b，如下所述，以便提供视觉指示器。此外，较大杆部分18a的端部与调节螺母6的端面6a接合，以限制活塞组件10的移动，从而确定测量部分2c的体积，如图3所示。活塞头部16和杆18优选地一体形成，但也可以作为两个或更多个单独附接部件提供。此外，弹簧11(图1)优选压缩螺旋弹簧设置在杆18周围，并且具有设置成抵靠着活塞头部16的第二端16b的第一端11a和设置成抵靠着螺母端面6a的第二端11b。弹簧11构造成将活塞组件10从活塞组件的第二位置p2朝向第一位置p1移动，如下所述。
22.此外，密封件14包括大致圆柱形主体15并且具有相对的轴向端14a、14b以及环形径向可偏转密封唇20。密封件第一轴向端14a与活塞头部16的第一轴向端16a联接，密封件第二轴向端14b可与室端面2b接合。密封唇20可与室内圆柱形表面2a密封接合，以防止流体特别是室2内的润滑剂绕过活塞头部16并进入位于活塞头部16“后面”的室部分2d。这种流体泄漏可能潜在地阻碍活塞12在室2内的移动，特别是在测量冲程期间，并且从注射器1的调节螺母6的支承端口6a流出，如下所述。
23.参考图6-11，密封件主体15优选包括内圆柱形部分22和将密封唇20与圆柱形部分22连接的径向肩部24。内圆柱形部分22分别具有外圆周表面23以及第一和第二轴向端22a、22b。圆柱形部分端22a、22b分别提供密封件第一和第二轴向端14a、14b，使得圆柱形部分第一端22a与活塞头部12联接，并且第二轴向端22b可与室端面2b接合。径向肩部24分别具有与圆柱形部分22连接优选与其一体形成的内径向端24a、相对的外径向端24b以及第一和第二轴向端24c、24d。密封唇20从肩部24的外端24b轴向延伸，并且从圆柱形部分22径向向外间隔开，使得环形通道26限定在圆柱形部分22和唇20之间，原因如下所述。
24.更具体地，环形密封唇20具有与肩部24的外径向端24b一体形成的第一轴向端20a和自由的第二轴向端20b，使得唇20大致为悬臂状，并且相对于肩部24且因此密封件14的其余部分径向可偏转。由于上述原因，密封唇20还具有内圆周表面21a和相对的外圆周表面21b，外表面21b可与室圆柱形表面2a密封接合。优选地，密封唇20是成角度的或锥形的，以便当活塞组件10与测量室2分离时沿轴向方向从唇第一端20a径向向外延伸到唇第二端20b。也就是说，当活塞组件10位于室2的外部时，密封唇20是成角度的，并且其外径odl(图7)大于室2的内径idc(图2)。
25.然而，为了将活塞组件10安装在室2内，密封唇20必须被室壁5a径向向内偏转，这增加了唇20抵靠室圆柱形表面2a的密封压力。由于锥形，密封压力在唇部第二或外端20b处最大，并且朝向第一或内端20a减小，从而也减小了活塞头部16和室内表面2a之间的密封材料挤压的可能性。此外，环形通道26内的润滑剂进一步增加了密封压力，特别是当润滑剂如下所述首先进入测量室2时。
26.参考图1-8，在活塞组件10的某些构造中，活塞头部16具有腔30，密封件14具有可设置在腔30内的突起32，以将密封件14与活塞12联接。更具体地，腔30从活塞头部16的第一轴向端16a轴向向内延伸，并由内圆周表面30a和径向端面30b限定，如图8所示，端面31a由于通过机械加工形成而大致为圆锥形。此外，活塞头部16还具有限定在活塞头部16的第一轴向端16a上的环形表面31，环形表面31在活塞腔30和活塞头部16的外圆周表面17之间径向延伸。
27.此外，密封件肩部24大致居中设置在密封件圆柱形部分22上。这样，主体圆柱形部分22的第一部分25a限定在肩部24和第一轴向端22a之间，主体圆柱形部分22的第二部分25b限定在肩部24和第二轴向端22b之间。圆柱形部分第一部分25a提供突起32，并因此设置在活塞头部腔30内，以将密封件14与活塞12联接。优选地，圆柱形主体部分22的第一部分25a上的外表面23的部分23a(图8)的直径尺寸设置成与腔30的内表面30a摩擦接合，从而将密封件14与活塞12摩擦联接。然而，密封件突起32/圆柱形部分第一部分25a可以通过任何合适的方式固定在活塞头部腔30中，比如粘合剂、一个或多个紧固件等。
28.此外，密封件肩部24的第一轴向端24c与圆柱形部分第一端22a轴向向内隔开，肩
部第二轴向端24d与圆柱形部分第二端22b轴向向内隔开。活塞头部16的环形表面31优选设置成抵靠着肩部24的第一轴向端24c，密封唇20从肩部24的第二轴向端24d轴向延伸。这样，密封唇20由密封肩部24和活塞头部16的提供环形表面31的部分轴向支撑。
29.现在参考图9-11，在活塞组件10的其他构造中，活塞头部16具有突起34，密封件14具有腔36，该腔36构造成接收突起34以将密封件14与活塞12联接。更具体地，突起34通常是圆柱形的，具有外圆周表面35，并且从活塞头部16的第一轴向端16a轴向向外延伸。这样，环形端面37限定在活塞头部轴向端16a上于突起34和活塞头部外圆周表面17之间。此外，密封腔36从密封件圆柱形部分22的第一轴向端22a轴向向内延伸，并且具有内圆周表面36a和径向端面36b。
30.优选地，密封件14设置有从腔内表面36a径向向内延伸的环形肩部38，并且活塞突起34具有环形底切40，其构造成接收密封件肩部38，以便将密封件14与活塞12联接。然而，活塞突起34和密封件腔36可各自形成为大致“直壁”，活塞突起34的直径尺寸使得突起外表面35与腔30的内表面36a摩擦接合，以将密封件14与活塞12摩擦联接。此外，活塞突起34可替代地通过任何其他合适的方式固定在密封腔36中，比如粘合剂、紧固件等。
31.此外，密封件肩部24的尺寸使得肩部24的第一轴向端24c位于圆柱形部分22的第一轴向端22a附近，即轴向端22a、24c大致平齐且连续。如上所述，肩部第二轴向端24d大致居中位于密封件圆柱形部分22上，密封唇20从肩部第二轴向端24d轴向延伸。通过定位与圆柱形部分轴向端22a连续的第一肩部轴向端24c，肩部24加强了圆柱形部分22的相对较小径向厚度，该径向厚度围绕并提供腔36。此外，肩部第一轴向端24c设置成抵靠着活塞第一轴向端16a，具体地抵靠着活塞环形表面37，以加强肩部24，从而加强密封唇22。
32.现在参考图5-11，在两种构造中，密封件轴向端14b优选如上所述的圆柱形部分22的第二轴向端22b具有径向表面41和远离径向表面41轴向延伸的多个突起42。每个突起42具有可与室端面2b接触的外端42a，以便提供密封件14与端面2b的接合，以及与圆柱形部分22的其余部分一体形成的内端42b。优选地，每个突起42形成为具有大致半球形形状，但可替代地具有任何其他合适的形状，比如大致矩形、大致棱锥形等。
33.此外，突起42布置成使得当密封件轴向端14b接合室端面2b时流动端口3至少部分地打开。具体而言，密封件12优选地具有大致布置在圆cs(图6)中的三个突起42，圆cs的直径(未示出)大于流动端口3的直径，但可以包括间隔开约间隔圆cs的直径的距离的两个突起42或者围绕圆cs布置的四个或更多个突起42。在任何情况下，突起42优选地在流动端口3的径向外侧接触腔端面2b，因此不阻塞端口3，尽管突起42可以部分重叠并且部分阻塞端口3。在端口3至少部分打开的情况下，一定量的流体保留在测量室2中，并且抵靠室圆柱形表面2a径向向外偏压密封唇20。
34.可替代地，如图12所示，密封件14可以形成为没有任何突起，而是设置有一个或多个开槽开口50，其从圆柱形部分22的第二轴向端22b的径向端面41大致径向和轴向向内延伸。这样，径向表面41可与室端面2b接触，从而提供密封件14与端面2b的接合，并且当活塞组件10位于第一位置p1时，开槽开口50为润滑剂进入室2提供一个或多个流动路径。
35.在任何情况下，当注射器1在“填充”阶段操作时，在该阶段期间，润滑剂被供应到测量室2，由于开口端口3，润滑剂能够进入室2，并且导致室2内的压力增加，特别是密封件14的环形通道26内的压力增加。因此，密封唇20的内表面21a上的压力增加，以增加唇20抵
靠着室圆柱形表面2a的向外压力。这样，在活塞12在“测量冲程”期间移动(即在远离端口3的方向上移动以用期望量的润滑剂填充室2)之前，密封唇20以期望的压力抵靠着室圆柱形表面2a，该压力确保活塞12的整个冲程期间的完全密封。来自润滑剂进入注射器入口7且然后进入室端口3的压力增加导致活塞组件10从图2所示的第一位置p1移动到图3所示的第二位置p2，在该点处室2包含所需量的润滑剂。然后，当注射器孔b中的压力降低时，活塞组件10通过弹簧11的作用从第二位置p2移回到第一位置p1，并迫使一定量的润滑剂从室2(即通过端口3)进入孔b，随后通过注射器柱塞9的作用将润滑剂从注射器出口8引导到润滑点，例如轴承内或齿轮面上(均未示出)。
36.本发明的活塞组件10与现有已知的注射器活塞相比具有许多优点。与具有外环形密封件凹槽的现有设计相比，活塞主体12更容易制造，并且通过将突起32或34插入互补腔30和36内，密封件14更容易安装在活塞12上。特别是与环形凹槽中的o形环密封件相比，具有可偏转密封唇20的密封件14避免了同心度和公差累积的问题。此外，通过使密封件14代替与室端面2b接合的活塞，消除了对活塞12的密封质量表面光洁度要求的需要。
37.上面参照附图详细描述了本发明的代表性非限制性示例。该详细描述仅旨在教导本领域技术人员实践本教导的优选方面的更多细节，而不旨在限制本发明的范围。此外，以上详细描述中公开的特征和步骤的组合对于最广义地实践本发明可能不是必需的，而是仅被教导来具体描述本发明的代表性示例。此外，上述代表性示例的各种特征以及下面的各个独立和从属权利要求可以没有具体和明确列举的方式组合，以便提供本教导的附加有用实施例。
38.在说明书和/或权利要求中公开的所有特征旨在独立于实施例和/或权利要求中的特征的构成而彼此分开且独立地公开，以用于原始书面公开的目的，以及用于限制所要求保护的主题的目的。此外，出于原始书面公开的目的，以及出于限制所要求保护的主题的目的，实体组的所有值范围或指示旨在公开每个可能的中间值或中间实体。本发明不限于上述实施例，并且可以在以下权利要求的范围内变化。

技术特征：
1.一种用于流体输送装置的活塞组件，该装置具有由内圆柱形表面和轴向端面限定的测量室、穿过该端面的流动端口和延伸穿过该室的中心轴线，所述活塞组件包括：活塞主体，其可设置在所述室内，从而可沿着中心轴线线性移动，该活塞主体包括圆柱形头部，该头部具有第一和第二轴向端和外圆周表面，以及从活塞头部的第二轴向端轴向延伸的杆；以及密封件，其与活塞头部的第一轴向端联接，并且具有可与室内部圆柱形表面密封接合的环形唇和可与室端面接合的轴向端。2.如权利要求1所述的活塞组件，其中，所述密封件包括：具有第一和第二轴向端的内圆柱形部分，该第一轴向端与活塞头部联接，该第二轴向端可与室端面接合；以及径向肩部，其具有与圆柱形部分连接的内径向端和相对的外径向端，密封唇从肩部的外端轴向延伸，并与圆柱形部分径向向外隔开。3.如权利要求2所述的活塞组件，其中，所述密封唇具有与肩部的外端一体形成的第一轴向端、自由的第二轴向端和可与室圆柱形表面密封接合的外圆周表面。4.如权利要求3所述的活塞组件，其中，所述密封唇是锥形的，以便当活塞组件与测量室分离时，密封唇沿轴向方向从唇第一端径向向外延伸到唇第二端。5.如权利要求2所述的活塞组件，其中：所述活塞头部具有从活塞头部的第一轴向端轴向向内延伸的腔；并且所述密封件肩部大致居中地设置在密封件圆柱形部分上，使得圆柱形部分的第一部分限定在肩部和第一轴向端之间，圆柱形部分的第一部分设置在活塞头部腔内以将密封件与活塞联接，并且圆柱形部分的第二部分限定在肩部和第二轴向端之间。6.如权利要求5所述的活塞组件，其中：所述活塞头部具有限定在活塞头部的第一轴向端上的环形表面，该环形表面在活塞腔和活塞头部外圆周表面之间径向延伸；并且所述密封件肩部具有相对的第一和第二轴向端，活塞头部的环形表面设置成抵靠着肩部的第一轴向端，并且密封唇从肩部的第二轴向端轴向延伸。7.如权利要求2所述的活塞组件，其中：所述活塞头部具有从活塞的第一轴向端轴向向外延伸的圆柱形突起；所述密封件圆柱形部分具有从圆柱形部分的第一轴向端轴向向内延伸的腔，活塞突起设置在密封件圆柱形部分的腔内，以将密封件与活塞联接。8.如权利要求7所述的活塞组件，其中，所述密封件肩部具有第一和第二轴向端，肩部的第一轴向端邻近圆柱形部分的第一轴向端并设置成抵靠着活塞的第一轴向端，并且密封唇从肩部的第二轴向端轴向延伸。9.如权利要求2所述的活塞组件，其中，环形通道限定在所述圆柱形主体部分和密封唇之间，并且密封唇构造成被环形通道内的流体径向向外偏压。10.如权利要求1所述的活塞组件，其中，所述密封件轴向端具有径向表面和以下之一：远离径向表面轴向延伸的多个突起，每个突起具有可与室端面接触的外端，突起布置成使得当密封件轴向端接合室端面时流动端口至少部分地打开；以及开槽开口，其从径向端面轴向向内延伸，并且当端面接触室端面时提供从流动端口的
至少一个流动路径。11.如权利要求1所述的活塞组件，其中以下之一：所述活塞头部具有从活塞头部的第一轴向端向内延伸的腔，密封件包括设置在腔内的突起，以将密封件与活塞联接；并且所述密封件具有第一和第二轴向端以及从密封件的第一轴向端向内延伸的腔，密封件的第二轴向端可与室端面接合，并且活塞头部包括从第一轴向端轴向延伸的突起，该突起可设置在密封件腔内以将密封件与活塞联接。12.一种用于流体输送装置的活塞组件的密封件，该装置具有由内圆柱形表面和轴向端面限定的测量室、穿过端面的流动端口和延伸穿过室的中心轴线，该活塞组件包括可设置在室内以便可沿着中心轴线线性移动的活塞主体，并且包括具有第一和第二轴向端部的头部，该密封件包括：圆柱形聚合物主体，其具有与活塞头部的第一轴向端联接的第一轴向端、可与室内圆柱形表面密封接合的环形唇以及可与室端面接合的轴向端。13.如权利要求12所述的密封件，其中，所述密封件主体包括：具有第一和第二轴向端的内圆柱形部分，第一轴向端与活塞头部联接，第二轴向端可与室端面接合；以及径向肩部，其具有与圆柱形部分连接的内径向端和相对的外径向端，密封唇从肩部的外端轴向延伸，并与圆柱形部分径向向外隔开。14.如权利要求13所述的密封件，其中，所述密封唇具有与肩部的外端一体形成的第一轴向端、自由的第二轴向端和可与室圆柱形表面密封接合的外圆周表面。15.如权利要求14所述的密封件，其中，所述密封唇是锥形的，以便当活塞组件与测量室分离时沿轴向方向从唇第一端径向向外延伸至唇第二端。16.如权利要求13所述的密封件，其中，环形通道限定在圆柱形主体部分和密封唇之间，并且密封唇构造成被环形通道内的流体径向向外偏压。17.如权利要求13所述的密封件，其中：所述活塞头部具有从活塞头部的第一轴向端轴向向内延伸的腔；并且所述密封件肩部大致居中地设置在密封件圆柱形部分上，使得圆柱形部分的第一部分限定在肩部和第一轴向端之间，圆柱形部分的第一部分设置在活塞头部腔内以将密封件与活塞联接，并且圆柱形部分的第二部分限定在肩部和第二轴向端之间。18.如权利要求17所述的密封件，其中：所述活塞头部具有限定在活塞头部的第一轴向端上的环形表面，该环形表面在活塞腔和活塞头部外圆周表面之间径向延伸；并且所述密封件肩部具有相对的第一和第二轴向端，活塞头部的环形表面设置成抵靠着肩部的第一轴向端，密封唇从肩部的第二轴向端轴向延伸。19.如权利要求13所述的密封件，其中：所述活塞头部具有从活塞的第一轴向端轴向向外延伸的圆柱形突起；所述密封件圆柱形部分具有从圆柱形部分的第一轴向端轴向向内延伸的腔，活塞突起设置在密封件圆柱形部分的腔内，以将密封件与活塞联接。20.如权利要求12所述的密封件，其中，所述密封件轴向端具有径向表面和以下之一：
远离径向表面轴向延伸的多个突起，每个突起具有可与室端面接触的外端，突起布置成使得当密封件轴向端接合室端面时流动端口至少部分地打开；以及开槽开口，其从径向表面轴向向内延伸，并且当径向表面接触室端面时提供从流动端口的至少一个流动路径。

技术总结
一种用于流体输送装置的活塞组件，优选为润滑剂注射器，该注射器具有由内圆柱形表面和轴向端面限定的测量室、穿过该端面的流动端口和延伸穿过该室的中心轴线。活塞组件包括活塞主体，其可设置在所述室内，从而可沿着中心轴线线性移动。活塞主体包括圆柱形头部，该头部具有第一和第二轴向端和外圆周表面，以及从活塞头部的第二轴向端轴向延伸的杆。密封件与活塞头部的第一轴向端联接，并且具有可与室内部圆柱形表面密封接合的环形唇和可与室端面接合的轴向端。合的轴向端。合的轴向端。


技术研发人员：B.格林 C.霍兰德 T.麦克布莱德
受保护的技术使用者：斯凯孚公司
技术研发日：2021.08.03
技术公布日：2022/3/8