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A U S G A B E P U M P E,innsbesondere zum Zerstäuben von Flüssigkeiten.
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Ziel dieser Erfindung ist die schnellstmögliche und restlose Entlüftung
einer Ausgabepumpe,die insbesonders zur Zerstäubung von Flüssigkeiten verwendet
wird, dies in den eigenen oberen Behälterraum'auf welchem sie als Verschluss angebracht
ist, einmal um die Pumpe selbst zu entleeren, um somit deren Füllung mit Flüssigkeit
im folgenden Saughub vollständig zu ermöglichen und um andererseits diese Luft-Gas-Phase
zum Unterstützen des Fülidruckes auszunützen,ohne dabei zusätzlichen Betätigungsaufwand
oder Herstellkosten zu verursachen.
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Dabei ist von besonderer Wichtigkeit,dass dieser Gas-Flüssigkeits-eustausch
nicht,wie bei einer marktgängigen A w führungsformtbekennt durch die Anmeldungen
DT-PS 1.290.o43 DT-OS 26 15 962 und DT-OS 27 13 447,über die Ansaugwege erfolgt,die
unvermeidbar immer wieder einen Teil dieser Luft-Gas-Phase in das Ansaugvolumen
einbeziehen.
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Gerade dieser Luft-Gas-anteil ist bei den mit Vordruck ausgestatteten
Pumpen besonders nachteilig,da dieser komprimierbar, als pneumatisches"Pols ter"
arbeitet und das Anlaufen der Pumpe erschwert oder sogar unmöglich macht, weil der
zum Öffnen des Auslaseventile notwendige Druck nicht erreicht wird, bzw. sich in
der Praxis durch Leckstromverluste und wiederholtes Einmischen mit der Flüssigkeit
erst ellmählich mit dem dadurch verbundenen Anpumpen der Zustand einer einwandfreien
Zerstäubung einstellt.
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Diese Schwierigkeit wird von vielen Konsumenten als busserst lästig
empfunden und bedingen sicher eine Ablehnung dieses Produktes.
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Von besonderer Bedeutung dieser Anmeldung ist die Trennung der Entlüftung
von der Ansaugleitung,ueil damit eine für das Funktionieren an sich negative Auslegung
der Ansaugweg
auf ein minimum an Volumen aufgegeben werden kann.
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Dies wurde derzeit notwendig, weil sonst das Verhältnis des Ansaugraumvolumens
zum Kolbennutzvolumen zu ungünstig wurde, und damit ein Ausräumen der Luft-Gas-Phase
aus dem Arbeitszylinder weiter erschwert worden wäre.
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Es musste dabei ein höheres Mass an Ansaugdruckverlusten in Kauf genommen
werden,eine negative Beeinträchtigung durch den für den Konsumenten erhöhten Betätigungsaufiand,
die bei der erfindungsgemässen Anordnung dieser Anmeldung unnötig wird.
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Hierdurch können die Querschnitte der Ansaugweg alleinig ihrer eigentlichen
Aufgabe gemäss ausgelegt werden.
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Ebenfalls bekannte Ausführungsformenwie durch die Anmeldung DT-ûS
25 42 851 offengelsgt,machen von doppleten Dichtlippen Gebrauch,mit der dadurch
bedingten Erhöhung des ReibungswidErstandes,sit dem entsprechendem Mehraufwand an
Betätigungskraft,und zusätzlichen Leckstromproblemen.
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Ein hervorstechender Vorteil dieser erfindungegemässen Anordnung besteht
in der Tatsache,dass die meist aus bedingt korrodierendem Stahl hergestellten Federn,eine
nur geringe Kontaktnöglichkeit zur Flüssigkeit haben,da die Benstzung lediglich
von einem geringen Anteil der Flüssigkeit herrühren kann, der am Ende eines Nutzhubes
über die Entspannungsöffnungen frei wird.Da hier jedoch ein Ausgleich vorrangig
auf die Gasphase ausgelegt ist,wird die Menge an Flüssigkeit vernachlässigbar.
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Bei einer weiteren Steigerung nach dieser Forderung kann natürlich
auch die Öffnung der Ausgleichswege durch die Ventilrohrwand direkt erfolgen,eine
Anordnung,die hinsichtlich Herstellung des Pumpengehäuses unglücklicher ist undcbshelb
nicht primär gewählt wurde.
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In jedem Falle werden somit die korrodierenden,wie katalytischen Reaktionen
vermindert oder ausgeschaltet,wobei durch die geringm ffl iche Menge auch noch die
schnelle Abtrocknung hinzukomit.
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Wenn überhaupt eine chemische Reaktion eintreten wollte,
dann
nicht zu Lasten der Flüssigkeit,eine Tatsache,die insbesondere für die pharmazeutische
Industrie von grosser Bedeutung ist.
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Für die Optimierung der Funktion einer Ausgabepumpe ist ein schlagartig
wirkender Ausgleich jeglichen Druckaufbaues am Ende des Nutzhubes wichtig.
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Dies wird eben vorteilhafterweise gemäss dieser Erfindung durch eine
grosse Anzahl von Ausgleicheuegen erreicht,die sich am untersten Teil des Ventilrohres
dadurch bilden,dass dort die Rohrwand eine wellenförmige Oberfläche aufweist'deren
Höhen-und Tiefpunkte paralell zur Pumpenachse liegen,und damit eben die Dichtebenenlänge
dar Wand gegenüber der Dichtlippe vergrössert, sodass die unter geringerer Vorspannung
stehende Manschette1 wenn sie sich im oberen Teil befindet, im profilierten Teil
weiter entspannen kann,praktisch keiner elastischen Verformung und für den gleitendan
Übergang durch die schwachen Winkeländerungen bzw. Abrundungen keinerlei mechanischen
Verletzungen unterworfen wird.
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Durch diese Anordnung wird also eine relativ grosse Öffnungsfläche
zum Ausgleich geschaffen'um eben die notwendige Entlastung in einem kurzmöglichen
Anteil des Hubes zu realisieren,die auf Grund ihres rheologischen Querschnittes
und ihrer Aufteilung auch einer Verstopfung entgegenwirkt.
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Es sind andere Ausgleichsmöglichkeiten aus der Literatur bekannt,bis
zu den einfachen Wanddurchbrüchen,jedoch ist die aufgezeigte Lösung für die Herstellung
die rationellste Auslegung,ein weiterer Vorteil.
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Der Ausgleich erfolgt nach Durchgang dieser Aungleichswege über den
Federraum und dessen Bodenöffnung gegen die Verlängerung des Einlassventilkörpers
der auch als Tauchrohr oder Pumpenstutzen fungiert.
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Weiterhin wird durch die Trennung der Ansaugwege von den Ausglsichswegen
eine wichtige Voraussetzung auf die einfachste Art erreicht, nämlich die anmeldungagexässe
automatische und selbstständige Entleerung der Pumpe von der Flüssigkeit,auf die
wirklich
notwendigen Hohlräume abzugrenzen, ohne dass die Anlaufeigenschaften verschlechtert
werden mussten.
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Dies geschieht alleinig in der oberen Ruhe- und Verschlusslage, indem
durch Aufhebung des Dichteffektes der Dichtmanschotte des Ventilkörpers des Einlassuentils
gegen das Ventilrohr eine Verbindung zur Flüssigkeitsoberfläche über den Federraum
und seine Bodenöffnung erreicht wird.
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Dies kann auf das einfachste durch ein totales oder teilweises Abrücken
der Rohrwandung aus der ursprünglichen Dichtebene geschehen,am geeignetsten durch
konisches Öffnen des Rohrendes,etwa dem Manschettenwinkel entsprechend.
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Damit wird eine vorteilhafte Werbesserung gegenüber der Anmeldung
DT-OS 28.18.724 ermöglicht,indom die dort aufgezeigte Unterbrechung des Dichteffektes
der manschette des Arbeitskolbens unnötig wird.
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Es ist hervorzuheben,dass durch die Lösung entsprechend dieser Anmeldung
die Bereitschaft einer bereits im folgenden Hub anlaufenden Pumpe verbleibt,da der
Ansaugweg durch die Wirkung des Kugeleinlassventils nicht entleert wird,eine gerade
für diese Vorteile wünschenswerte Bedingung.
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Es versteht sich,dass durch eine andere Wahl der Ausgleichswege,wie
z.B. die eines einfachen Ventilrohrwandungsdurchbruchs die anmeldungsgemässen Ansprüche
nicht eingeschränkt werden.
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Zusammenfassend wird durch die konstrukt Auslegung nach dem erfindungsgemässen
Inhalt dieser Anmeldung auf die einfachste zusätzliche Kosten vermeidende Art, ermoglicht,
dass die Voraussetzungen für das problenlaso Anlaufen einer Auegsbepumpe geschaffen
werden,der AufLeu siner einwandfreien Zerstäubung auf ein Minimum an Betätigungsaußuand
reduziert wird, bei verminderten Ansaugalueton ainsr korredieranden oder katalytischen
Reaktion zwtschGn Fedarelement und Flüssigkeit vorgebeugt wirdsund eine automatische
Entleerung für das Vermeiden einer Wechseluirkung der in Kontakt befindlichen Materialien
der Pumpe und der Flüssigkeit für die Ruhelage sorgt.
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In der beigefügten Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung zum Zwecke
ihrer besseren Erläuterung dargestellt.
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Die Schnittdarstellung ist bedingt schematisch und zeigt die Ausgabepumpe
in ihrer oberen Ruhe- und Verechlusalage.
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Diese in ihren Einzelheiten dargestellte Pumpe weist ein Pumpengehäuse
10 auf,indem sich der Arbeitszylinder 11 befindet,mit seinem Arbeitskolben 12, sowie
der Einlassventilkörper 14 in seinem Ventilgleitrohr 13,dies in Verlängerung der
Pumpenachaewelches einen geringeren Durchmesser aufweist gegen den Arbeitszylinder
in Abhängigkeit der Ausgabedruck-Vorgabeund der Federkraft.
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Das Gehäuse ist beidseitig geöffnet und wird z.B. mit einem Schnappdeckel
16 oder auch einer Gewindekappe mit einem Abdichtring auf dem nicht dargestellten
Behälter befestigt.
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Im Schnsppdeckel 16 befindet sich eine Öffnung die durch den Gleitkragen
16 gebildet wird und durch welche die hohle Kolbenstange 19 des Arbeitskolbens 12
durchgeführt ist.
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Am oberen Ende dieser Kolbenstange ist ein üblicher Betäffgungskopt
20 mit Draildüse 21 fest aufgesteckt und über die Kanäle 22 und 23 mit der Kolbenstange
19,deren Hohlraum 19a verbunden, sodass der Inhalt hierdurch nach aussen gelangt.
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Die Gestaltung 24 des Betätigungskopfes 20 ist der Aufgabe, den Fingerdruck
zu übernehmen angepasst.
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Im übrigen passt sich die Auaführungsform des Betätigungskopfes 20
derjenigen des Schnappdeckels 16 oder der Gewindekappe an, wobei im allgemeinen
der Einfachkeit halber Schnappverbindungen der Vorrang gegeben wird.
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Die Kolbenstange bildet nun den Kanal 19 a,in uelchem der Auslassventilsltz
30 gebildet wird.
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Dieser wird normalerweise durch den Ventilkegel 31 geschlossen gehalten,
der am Einlassventilkörper 14 innerhalb der Kolbenstange 19 beweglich ist.Dieses
Auslassventil 31 wird durch die Feder 32,normalerweise in ihre obere Schliesslege
gedrückt, befindet sich zwischen dem Einlassventilkörper 14 und dem Boden des Pumpengehäuses
10.
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Übersteigt jedoch der Innendruck des Arbeitszylinders 11 die Kraft
der Druckfeder 32,so wird das Auslassventil 31 von seinem Sitz 30 abgehoben.
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Der Einlassventilkörper trägt eine Verlängerung 34 zur Aufnahme des
Tauchrohres 35,durch welche die Flüssigkeit, die in den Zylinder 11 angesaugt wird,direkt
aus dem Behälter über das Einlassventil 37welches einen Rückstrom dorthin vermeidet.
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Das Einlassventil 37 nun wird durch seinen Käfig 38 eingeschlossen,welcher
mit mehreren Öffnungen 39 versehen ist, durch die die Flüssigkeit aus dem Tauchrohr
35 in die Pumpenkammer 11 strömen kann,und von wo sie dann durch das Auslassventil
31,dem Kolbenstangenkanal 19a über den Betätigungskopf 20 nach aussen gelangt.
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Der Ventilkäfig ist Teil des Auslassventils,der zwar getrennt gefertigt
wird,jedoch durch Schnappverbindung mit dem Einlassventilkörper vereinigt wird.
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Da die zu zerstäubende Flüssigkeit in dem Arbeitszylinder 11 unter
Druck gesetzt werden soll,sind die Manschetten 40 des Arbeitskolbens 12 und die
Manschette 41 des Einlassventilkörpers 14 üblicherweise zu einander angeordnet,sodass
der auftretende Druck,die Manschetten an die respektiven Wände zur Dichtung anlegt.
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Wie üblich ist die Pumpe während der Lagerung geschlossen um keinerlei
Verlust an Inhalt zu verlieren.Die Belüftung von aussen erfolgt über den Ringspalt
der sich zwischen der Kolbenstange 19 und dem Gleitkragen 18 ergibt,wenn der Arbeitskolben
12 gedrückt wird und gelangt dann über den Durchtrittsweg 42 abwärts in den Behälter.Ist
der Kolben 12 in der obersten Ruhelage,dann verschliesst die Ringschulter 43 gegen
den entsprechenden Abschnitt der Kolbenstange 19.
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Es sei vorausgeschickt, dass nach völliger Füllung mit Flüssigkeit
die Pumpe normal arbeitet,weil der Öffnungsdruck leicht durch die Betätigung erreicht
wird.
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Auch wenn man davon ausgeht,dass der Zylinder 11 wenigstens einen
Teil Flüssiqkeit enthält,also einen weiteren Teil Luft und oder Gas auch der eigenen
Flüssigkeit,bewirkt der Druck
auf den Betätigungskopf 20, dass
sich der Kolben 12 zum Hub abwärts verschiebt.
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Zunächst folgt das Auslassventil 31 geschlossen dem Hub,dem der Druck
der Feder 32 entgagensteht.Bei weiterer Abwärtsbewegung wird die Mischung weiter
komprimiert,bis der entstehende Druck im Zylinder 11 grösser wird,als der der Feder,sodass
der Einlassventilkörper 14 abwärtsbewegend das Auslassventil 31 öffnet.
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Dieses bleibt bis zum Druckausgleich geöffnet, um bei dem Unterschreiten
des Grenzdrucks wieder zu schliessen.
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Die Begrenzung der Abwärtsbewegung ist durch den Sitz 45 gegeben,bei
welchem Erreichen ebenfalls durch den Einlassventilkörper 14,sich bewegend in Phase
mit dem Arbeitskolben 11,die Ausgleichswege 46 erreicht werden,und nun den völligen
Druckausgleich bewirken.Dieser erfolgt dann über den Federraum 48 und die spaltförmige
Öffnung 47 am Boden des Pumpengehäuses 10.
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Beim Aufwärtshub nun schliessen zunächst die Ausgleichswege, das Auslassventil
ist auf Grund des abgefallenen Drucks geschlossen und der Arbeitskolben öffnet durch
den Unterdruck das Einlassventil und füllt den Zylinder vollständig mit Flüssigkeit
für den nächsten Hub.
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Beide letzte Darstellungen der Funktionsabläufe gehen von einer gefüllten
oder mindestens teilgefüllten Pumpe aus.
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Anders stellt sich dns Anlaufen bei einer Luft-Gas-Füllung dar.Hier
wird,wie schon oben angedeutet durch Kompression des Zylinderinhaltes der notwendige
Druck zum Öfnnen des Auslassventils nicht erreicht,weil eine fast totale Kompression
des Inhaltes einfach nicht konstruktiv durchführbar ist,d.h.
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die räumliche Reduktion des Restvolumens praktisch auf Null bringen,weil
auch bei möglichen Teilentleerungen immer wieder ein Restvolumen auftritt und der
Öffnung des Einlassventile oder einer Saugwirkung mit einem Mehr an Druck gegenübersteht.
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Gemäss dieser Erfindung wird nun, um eine vollständige Entleerung
des Arbeitszylinders zu erreichen, im Punkte des unteren Hubendes durch eine grosse
Anzahl von Ausgleichsöffnungen der Druckabbau mit Ausräumen des Restvolumens an
Gasen bewirkt.
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Um aber auch die Pumpe von ihrem Inhalt an Flüssigkeit, für die Ruhephase
inshesonders,vollständig und automatisch zu entleeren,ist eine Aufhebung des Dichteffektes
der Dichtlippe 41 vorgesehen,der dann über den Federraum 48 und die untere Ausgleichsöffnung
47 erfolgt und einen Austausch gegen die Bohälteratmosphere bewirkt.
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Die obengeschilderten Ausführungsformen sind nur eine der möglichen
Anordnungen,wie sie sich aus den Ansprüchen ergeben können.
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Für die Zielsetzung dieser Anmeldung sind alle entsprechenden Ausführungsformen
gleichwertig.