DE2738767C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgabepumpe mit einem in ei­ nem Zylinder beweglichen Kolben und einem Ventilkörper, der durch eine Feder in Ausgabeventilschließrichtung vorgespannt ist, wobei die Feder ebenfalls als Rückholfeder für den Kolben dient und bei Betätigung des Kolbens der im Zylinder aufgebaute Druck den Ven­ tilkörper gegen die Kraft der Feder in Ausgabeventilöffnungsrich­ tung verschiebt.

Beispiele derartiger Ausgabepumpen finden sich u. a. in den US- PS 37 61 022, 30 21 861, 39 08 870, 37 46 260, 38 77 616. Nach diesem Stand der Technik erstreckt sich der Ausgabe- oder Auslaß­ durchgang durch einen hin- und herbewegbaren Pumpenkolben oder ei­ ne Pumpenkolbenstange, und der Pumpenaufbau weist eine vergleichs­ weise große Anzahl von Bauteilen auf, die gesondert hergestellt und zusammengebaut werden müssen.

Aus der DE-OS 24 52 878 ist eine druckbeaufschlagte Sprüheinrich­ tung bekannt, die eine bewegbare Ventilstange aufweist, die ihrer­ seits in dem hohlem Schaft des Pumpenkolben angeordnet ist, um die Ausgabe zu steuern. Das Schließen dieses Ventiles erfolgt durch eine getrennte Feder. Auf der Ventilstange gleitet ein elastisches Ventil, um den Einlaß bei Hin- und Hergehen der Kolbenstange zu schließen. Der Kolben gleitet innerhalb eines Pumpenzylinders und definiert hierbei eine Pumpenkammer. Bei einem Druckaufbau in der Kammer verschiebt sich die Ventilstange relativ zum Kolben, wo­ durch die Ausgabeöffnung geöffnet wird. Auf diese Weise benötigen Einlaßventil, Auslaßventil und Rückführfeder getrennte Teile, was zu einem vergleichsweise komplizierten Aufbau sowie Zusammenbau der Ausgabepumpe führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Pumpe der ein­ gangs genannten Art die Zylinder- und Ventilkörpergestaltung zu vereinfachen.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ven­ tilkörper mit dem den Kolben aufnehmenden Zylinder einstückig aus­ gebildet ist, wobei der Ventilkörper an seiner dem Einlaßventil zugewandten Seite eine vergrößerte Kammer bildet, mit deren Sei­ tenwänden der Auslaßkanal des Auslaßventils verschließbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß an dem der Kammer zugewandten Zylinderrand federnd ein Einlaßventil­ verschlußteil angeformt ist. Auch liegt es im Rahmen der Erfin­ dung, daß die Seitenwände an ihrem freien Ende keilförmig ausge­ bildet sind und mit einem korrespondierenden Sitz zum Verschließen der Ausgabeöffnung zusammenwirken.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist somit mit einer ver­ gleichsweise geringen Anzahl von Bauteilen verwirklicht. Die er­ findungsgemäße Ausgabepumpe ist insgesamt gegenüber den Einflüssen der Schwerkraft unempfindlich, so daß fließfähige Produkte in jeg­ licher Position ausgegeben werden können, so lange eine richtige Verbindung zwischen dem Produkt und dem Pumpenzylinder aufrecht erhalten wird.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels sowie der schematischen Zeichnung, die einen Querschnitt in einer axialen Ebene durch die zylindrische Pumpenkammer, die Druckakkumulationskammer und die umgebenden Tei­ le der Pumpe zeigt, näher erläutert.

Gemäß dieser Zeichnung weist die Ausgabepumpe ein hohles Gehäuse 10 auf, das vorzugsweise auf einer Behälterkappe 12 angeordnet ist und einen integralen Teil derselben bildet. Die Behälterkappe 12 lagert weiterhin die Pumpe auf einem Behälterhals unter Herstel­ lung einer Verbindung mit dem Inneren des Behälters. Die gezeigte Behälterkappe weist ein mit einem Innengewinde versehenes Hemd auf; dies ist jedoch nur zur Veranschaulichung einer der vielen Möglichkeiten zur Anordnung der Behälterkappe am Behälter gezeigt. Das Pumpengehäuse 10 bildet eine zylindrische vergrößerte Kammer der Druckakkumulationskammer 14, die an ihrem unteren axialen Ende zur Herbeiführung einer Verbindung mit dem Behälter oder einer an­ deren Quelle fließfähigen, auszugebenden Produktes mit einer Ein­ laßöffnung 16 versehen ist. Eine Auslaßöffnung oder ein Auslaßka­ nal 18 der Pumpe öffnet sich radial nach außen von der vergrößer­ ten Kammer 14 ausgehend durch deren zylindrische Wandung hindurch und stellt über eine Ausgabeleitung eine Verbindung mit der Atmo­ sphäre her, welche Ausgabeleitung im vorliegenden Fall durch einen Auslauf 20 gebildet wird. Der Auslaßdurchgang oder die Auslaß­ leitung kann selbstverständlich eine Sprühdüse oder eine andere Ausgabeeinrichtung beinhalten.

Bei dem gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Boden der Druckakkumulationskammer 14 so ausgebildet, daß er einen axial nach oben weisenden Einlaßventilsitz 22 bildet, der vorzugsweise nach unten weisend konisch divergierend ausgebil­ det ist und die Einlaßöffnung 16 in einem ringförmigen, sich zwi­ schen der Einlaßöffnung 16 und der Auslaßöffnung 18 erstreckenden Bereich umgibt. Die Einlaßöffnung 16 steht in bekannter Weise über ein herkömmliches Eintauchrohr 24 mit dem fließfähigen Pro­ dukt im Behälter in Verbindung. Sie wird durch ein Einlaßventil 26 gesteuert, das grundsätzlich in herkömmlicher Weise ausgebildet sein kann, obwohl es nach einem besonderen Merkmal der Erfindung Teil eines einheitlichen Aufbaus ist und von diesem gelagert wird, welcher Aufbau ebenfalls ein Auslaßventil 28 und einen Pumpenzylin­ der 30 umfaßt.

Grundsätzlich ist das Auslaßventil 28 umgekehrt becherförmig aus­ gebildet und weist ein nach unten hängendes, zylindrisches Hemd 29 auf, das mit Gleitsitz in axialer Richtung in der zylindrischen Druckakkumulationskammer 24 zwischen einer geschlossenen Stellung im Bereich des Bodens oder des unteren axialen Endes der Kammer, in der es die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 16 und der Auslaßöffnung 18 unterbricht und einer offenen, vom unteren Ende der Kammer entfernten Stellung bewegbar ist, in der es dann die Verbindung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung herbeiführt. Federnde Einrichtung in Form einer Rückholfeder 32 drücken das Aus­ laßventil normalerweise in seine untere oder schließende Stellung.

In dieser geschlossenen Stellung dichtet das untere Ende des ring­ förmigen oder zylindrischen Ventilhemdes 29 axial mit dem ring­ förmigen Ventilsitz 22 ab, und sitzt auf diesem; darüber hinaus erstreckt es sich quer über die Auslaßöffnung 18 durch die Zylin­ derwandung der Druckakkumulationskammer und verschließt diese Auslaßöffnung. Obgleich eine derartige doppelte Abdichtung an­ zustreben ist, ist doch grundsätzlich lediglich eine einzige Ab­ dichtung erforderlich, obwohl in einem solchen Fall die Abdich­ tung oder Ventilwirkung nicht so wirksam sein mag, wie beim ge­ zeigten Ausführungsbeispiel.

Der koaxial zum zylindrischen Auslaßventil angeordnete Pumpen­ zylinder 30 ist an diesem Ventil angeordnet und bildet vorzugswei­ se mit diesem einen einheitlichen Teil. Er steht mit der Akkumula­ tions- oder Expansionskammer über das untere, offene Ende des Zylinders ständig in Verbindung, das mit der mittigen Öffnung in der Stirnwandung des Auslaßventils zusammenfällt.

An einem un­ teren Ende einer Kolbenstange 36 ist ein Kolben 34 zwecks hin- und hergehender Bewegung im Pumpenzylinder 30 unabhängig von der Bewe­ gung des Auslaßventils 28 vorgesehen. Das obere Ende des Kolbens ist so ausgebildet und ausgeführt, daß intermittierender Finger­ druck zur Betätigung der Pumpe darauf ausgeübt werden kann. Die Kolbenstange 36 weist ein sich wiederum nach unten erstreckendes Hemd 38 auf, das in einer Öffnung im oberen Ende des Gehäuses 10 gleitend geführt und stabilisiert ist. Das Gehäuse ist mit einem radial nach innen verlaufenden ringförmigen Flansch 40 versehen, der mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch 42 am unteren Rand des Endes 38 der Kolbenstange 36 zuammenwirkt, um auf diese Weise die Bewegung der Kolbenstange an ihrer vollstän­ dig angehobenen Stellung zu begrenzen.

Dieselbe Federeinrichtung oder Feder 32, die die das Einlaß- und Auslaßventil aufweisende Einheit betätigt, wird auch als Rückhol­ feder für die Einheit aus Kolbenstange und Kolben 34, 36 benutzt. Die Feder ist eine den Zylinder und den Kolben umgebende Schrau­ benfeder, sie wird axial zwischen Kolben oder Kolbenstange und Auslaßventil zusammengedrückt. Es sei besonders darauf hingewie­ sen, daß die Rückholfeder bei dieser Anordnung vollständig außer­ halb der Pumpenkammern und -durchlässe angeordnet ist, so daß zu keiner Zeit irgendein Kontakt mit dem flüssigen, auszugebenden Produkt besteht. Auf diese Weise kann sie keinerlei korrosivem Angriff des Produktes ausgesetzt sein, noch ist sie in der Lage, das Produkt zu kontaminieren.

Ein Entlüftungsdurch­ gang 44 erstreckt sich durch das untere axiale Ende des Pumpengehäuses und/oder der Behälterkappe im Bereich jedoch außer­ halb der Druckakkumulationskammer 14. Das Auslaßventil 28 weist einen radial nach außen weisenden ringförmigen Flansch 46 auf, der vorzugsweise so angeordnet ist, daß er eine seitliche Verlängerung der Stirnwandung des Auslaßventiles bildet. Er er­ streckt sich radial nach außen in einen über der Entlüftungsöff­ nung liegenden Bereich und ist weiterhin so ausgebildet, daß sein radialer äußerer Rand auf der Bodenwandung des Gehäuses dann auf­ sitzt, wenn sich das Auslaßventil in seiner unteren oder geschlos­ senen Position befindet. Der Flansch 46 wirkt auf diese Weise als Entlüftungsventil.

Wie vorstehend erwähnt, kann jegliches herkömmliches Sperrventil zur Steuerung der Einlaßöffnung 16 herangezogen werden. Dieses Ventil und seine Ventilfeder 48 bilden zusammen Teile eines einheit­ lichen Ventilaufbaus, der ebenfalls das Auslaßventil 28, das Entlüftungsventil 46 und den Pumpenzylinder 30 beinhaltet, so daß eine möglichst geringe Anzahl von Bauteilen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pumpe erforderlich ist. Es sei darauf hin­ gewiesen, daß die Pumpe lediglich drei einheitliche Teile oder Bauteile neben der Rückholfeder und dem Eintauchrohr aufweist. Dies sind das einheitliche, vorstehend erwähnte Ventilteil, die Kolbenstangeneinheit oder Kolbenstange 36 sowie das mit dem Auslauf 20 und der Behälterkappe 12 kombinierte Pumpengehäuse 10.

Während des Betriebs der erfindungsgemäßen Pumpe, der sich grund­ sätzlich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, wird der Pumpenkolben durch intermittierenden Fingerdruck auf sein obe­ res Ende hin- und herbewegt. Er wird natürlich mittels der Rückhol­ feder nach jeder Aufbringung eines Fingerdrucks in seine vollstän­ dig angehobene Stellung zurückbewegt. Bei Beginn der Betätigung der Pumpe wird das Auslaßventil 38 über die Rükholfeder 32 in seine geschlossene Stellung gedrückt, wohingegen das Einlaßven­ til 26 über der Einlaßöffnung 16 aufgrund des kombinierten Ein­ flusses der Rückholfeder 32 und der Feder 48 aufsitzt, wodurch es gegenüber dem Auslaßventil abgestützt wird. Darüber hinaus sitzt das Entlüftungsventil 46 zu diesem Zeitpunkt am Boden oder unteren Ende des Gehäuses auf und dichtet den Entlüftungsdurchgang 44 gegenüber der Atmosphäre ab. Sobald ein nach unten gerichteter Kolbentakt beginnt, wird jegliches im Pumpenzylinder 30 und der vergrößerten Kammer 14 befindliche Fluid komprimiert. Sobald der sich einstellende Druck und die daraus resultierende, nach oben auf das Auslaßventil 28 ausgeübte Kraft ausreicht, das Ventil an­ zuheben, gibt dieses die Auslaßöffnung 18 ganz oder teilweise frei, während gleichzeitig der untere Rand des Ventilhemdes 29 von seinem Sitz 22 abgehoben wird, wodurch die Auslaßöffnung 18 in Verbindung mit der Druckakkumulationskammer 14 gebracht wird.

Sobald jedoch der Druck in der Akkumulationskammer 14 verringert wird, sei es durch eine verringerte Betätigungskraft auf den Kolben oder durch Annäherung des Kolbens an das Ende seines nach unten gerich­ teten Taktes, so daß eine ungenügende Kraft im Hinblick auf eine Überwindung der Rückholfeder 32 erzeugt wird, wirkt die Feder in Richtung auf eine sofortige Rückführung des Ventils in seine ge­ schlossene Stellung, wodurch eine abrupte, scharfe Unterbrechung der Ausgabe herbeigeführt und somit das Abtropfen des aus dem Aus­ lauf 20 ausgegebenen Produktes auf ein Mindestmaß verringert wird.

Bei der anschließenden nach oben gerichteten Bewegung des Kol­ bens unter Betätigung der Rückholfeder bleibt das Auslaßventil 28 auf seinem Sitz und verringert somit ein Rückfließen von Fluid durch die Auslaßöffnung 18 in die Akkumulationskammer 14, wobei der resultierende, verringerte Druck in der Kammer 14 und dem Pumpen­ zylinder 30 das Einlaßventil 26 gegen die Wirkung der Feder 48 öffnet. Hierdurch wird es einer gewissen Menge des fließfähigen Produktes ermöglicht, aus dem Behälter durch das Eintauchrohr 24 und die Einlaßöffnung 16 in die interkommunizierende Akkumulations­ kammer 14 und den Pumpenzylinder 30 gezogen zu werden.

Das Auslaßventil 28 bleibt während des gesamten nach oben gerich­ teten Arbeitstaktes des Kolbens augenscheinlich geschlossen, und beim Ende oder im Bereich des Endes eines solchen nach oben gerich­ teten Taktes bewirkt die Feder 48 ein Wiederaufbringen des Einlaß­ ventiles auf seinen Sitz über dem Einlaßventil in Vorbereitung auf den nächsten, anschließenden nach unten gerichteten oder Kompressionstakt des Kolbens. Bei diesem Takt ergibt sich der gleiche Ablauf wie vor. Dies bedeutet, daß das flüssige, in die Akkumulationskammer und den Pumpenzylinder beim vorangegangenen aufwärts gerichteten Takt dann komprimiert wird, um eine vergleichs­ weise starke Kraft zum Niederdrücken des Einlaßventils 26 auf sei­ nen Sitz beizubehalten, und wenn die Kompression ausreichend stark wird, drückt sie das Auslaßventil 28 nach oben, um es von dem ring­ förmigen Auslaßventilsitz 22 abzuheben, wobei gleichzeitig die Abdeckung der Auslaßöffnung 18 freigegeben wird, um das Produkt solange ausgeben zu können, wie der Druck oberhalb des kritischen Ventilöffnungsdruckes gehalten wird. Sobald der Druck unter diesem kritischen Druck absinkt, schließt das Auslaßventil umgehend.

Die Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens kann augenscheinlich solange fortgesetzt werden, bis die gewünschte Menge an Flüssig­ keit aus dem Behälter ausgegeben ist, an dem die Ausgabepumpe vorgesehen ist. Im Anschluß daran wird das Auslaß­ ventil automatisch auf seinen Sitz gebracht und aufgrund des Ein­ flusses der Rückholfeder abgedichtet. Gleichermaßen wird das Ein­ laßventil so beaufschlagt, daß es umgehend auf seinen Sitz ge­ drückt und dort bezüglich der Einlaßöffnung gehalten wird. Dies erfolgt aufgrund der Wirkung seiner Federelemente.

Während des gesamten, vorstehend beschriebenen Pump- und Ausgabe­ vorgangs bleibt das Entlüftungsventil 46 gleichzeitig mit dem An­ heben des Auslaßventiles von seinem Sitz automatisch geöffnet mit dem Ergebnis, daß jedes Mal eine gewisse Menge des fließfähigen Produktes durch die Auslaßöffnung 18 in die Umgebung ausgegeben wird. Hierbei steht der Entlüftungsdurchgang 44 in Verbindung mit der Umgebung und zwar durch einen Freiraum zwischen dem Kolben­ stangenhemd 38, dem Gehäuse 10 und den Flanschen 40, 42. Auf diese Weise kann Luft aus der Umgebung zum Ersatz des ausgegebenen Pro­ duktes in den Behälter eingesogen werden, wie dies bekannt ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß man gemäß der Erfindung eine Flüssigkeitsausgabevorrichtung des Druckakkumu­ lationstyps mit Transportdichtungen des Entlüftungsvorganges erhält, deren Einlaß- und Auslaßöffnungen bei Ruhestellung der Pumpe und zwischen Ausgabetakten automatisch selbstschließend ausgebildet sind. Darüber hinaus schafft die Erfindung eine Aus­ gabepumpe mit Druckakkumulationskammer, die im Gegensatz zu vergleichbaren herkömmlichen Ausgabevorrichtungen einen orts­ festen Auslauf oder Auslaufdurchgang verwendet, der im wesent­ lichen wegen der scharfen Unterbrechung der Ausgabe am Ende eines jeden Ausgabetaktes ohne nachzutropfen arbeitet. Das gesamte Ven­ tilsystem ist grundsätzlich unempfindlich gegen die Schwerkraft und ermöglicht somit eine Ausgabe des Produktes in jeder Stellung solange sich die Einlaßöffnung in Verbindung mit dem Produkt be­ findet - entweder durch das Eintauchrohr oder ein äquivalentes Bauteil oder durch Umkehr des Produktbehälters und der Pumpe.

Die erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich durch eine sehr geringe Zahl von Bauteilen und folglich einer geringen Zahl von Zusammenbau­ schritten aus. Insbesondere sei darauf hingewiesen, daß bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Pumpe einschließlich der Behäl­ terkappe, auf der sie angeordnet ist, lediglich aus drei einheit­ lichen Hauptkomponenten besteht, nämlich dem Pumpengehäuse, der Behälterkappe und der Auslaufeinheit 10, 12, 20, der Pumpen­ kolbeneinheit 37, 36, 38 und der Baueinheit, die das Einlaß-, das Auslaß- und das Entlüftungsventil 26, 28, 46 bildet. Jede dieser einheitlichen Hauptkomponenten ist überaus gut zur Herstel­ lung im Wege des herkömmlichen Kunststoffspritzgießens geeignet, und zur Fertigstellung der Pumpe ist es lediglich notwendig, das grundsätzlich herkömmliche, standardisierte Eintauchrohr 24 und die metallische Rückholfeder 32 einzufügen, wobei die letztere außerhalb der Pumpenkammern für das Produkt mit den vorstehend bereits ausgeführten Vorteilen anzuordnen ist.

Die verschiedenen Baueinheiten und Teile können auf einfache Weise zusammengefügt werden und zwar, indem die Auslaßventileinheit 28 nach unten in das Gehäuse 10 durch dessen oberes Ende und die Rück­ holfeder 32 ebenfalls nach unten über den sich nach oben erstre­ ckenden Zylinder 30 gegeben werden. Sodann wird der Kolben 34 in das offene obere Ende des Pumpenzylinders 30 eingesetzt und nach unten gedrückt, so daß der radial sich nach außen erstreckende Flansch 42 seines Hemdes hinter der mit ihm zusammenwirkenden inne­ ren Schnapprippe oder dem Anschlag 40 im oberen Ende des Gehäuses einrastet. Die Teile sind so bemessen, daß ein derartiges Ein­ schnappen gut bewerkstelligt werden kann, wobei aber die normale, nach oben gerichtete Bewegung des Kolbens am Ende eines jeden Saugtaktes durchaus begrenzt wird.

Claims (3)

1. Ausgabepumpe mit einem in einem Zylinder beweglichen Kolben und einem Ventilkörper, der durch eine Feder in Ausgabe­ ventilschließrichtung vorgespannt ist, wobei die Feder ebenfalls als Rückholfeder für den Kolben dient und bei Betätigung des Kolbens der im Zylinder aufgebaute Druck den Ventilkörper gegen die Kraft der Feder in Ausgabeventilöffnungsrichtung verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper mit dem den Kolben aufnehmenden Zylinder einstückig ausgebildet ist, wobei der Ventilkörper an seiner dem Einlaßventil zugewandten Seite eine vergrößerte Kammer (14) bildet, mit deren Seitenwänden (29) der Auslaßkanal (18) des Auslaßventils verschließbar ist.

2. Ausgabepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Kammer (14) zugewandten Zylinderrand federnd (48) ein Einlaßventil(26)verschlußteil angeformt ist.

3. Ausgabepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (29) an ihrem freien Ende keilförmig ausgebildet sind und mit einem korrespondierenden Sitz zum Verschließen der Ausgabeöffnung zusammenwirken.