DE2903496C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine handbetätigte Sprühpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Eine derartige Sprühpumpe ist aus der DE-OS 24 54 097 be­ kannt. Um zu verhindern, daß die im Arbeitsraum einge­ schlossene Luft das Arbeiten der Sprühpumpe bei deren Inbe­ triebnahme behindert, sind bei dieser bekannten Sprühpumpe Maßnahmen getroffen, um die im Arbeitsraum enthaltene kom­ primierte Luft bei Inbetriebnahme der Pumpe am Ende des Druckhubs des Kolbens ins Freie zu überführen. Der Druck­ ausgleich mit dem Behälter erfolgt dabei über Kanäle, die im Pumpenzylinder ausgebildet sind. Am Ende des Druckhubs läuft der Pumpenkolben auf an der Innenwandung des Zylinders ange­ ordnete Auflaufnocken auf, wodurch die Dichtlippe des Kolbens teilweise radial einwärts gedrückt wird, so daß komprimierte Luft ins Freie zu entweichen vermag. Bei der bekannten Pumpe wird die komprimierte Luft bei Inbetrieb­ nahme und die Belüftung des Behälters zusammen an der Kolbenstange vorbei ins Freie geleitet. Dies kann zu Be­ triebsstörungen führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sprühpumpe der in Rede stehenden Art derart auszubilden, daß bei großer Betriebssicherheit gute Selbstansaugeigenschaften gewährleistet sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs.

Durch die erfindungemäße Verwendung einer mittels Auflauf­ nocken gesteuerten Kolbendichtung, die von den Auflaufnocken am Ende des Druckhubs von der Zylinderwand abgehoben wird, ist gewährleistet, daß der Kolben der Zylinder-Kolben-Ein­ heit stets einwandfrei geführt ist, und somit ein Verklemmen des Kolbens wie beim Stand der Technik nicht stattfindet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigt

Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Flasche mit auf­ gesetzter erfindungsgemäßer Sprühpumpe,

Fig. 2 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab durch die Sprühpumpe in Fig. 1, mit in seiner Ruhelage befindlichem Pumpkolben,

Fig. 3 einen ähnlichen Längsschnitt, bei welchem der Pump­ kolben teilweise niedergedrückt ist,

Fig. 4 einen entsprechenden Längsschnitt, bei welchem der Pumpkolben ganz durchgedrückt ist,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Kolben einer Zylinder-Kolben-Einheit, welche Bestandteil der Druckausgleichseinrichtung der Sprühpumpe in Fig. 1 ist,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Zylinder der Zylinder-Kolbeneinheit und

Fig. 7 die Pump-Kolben-Baugruppe der Sprühpumpe in Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Sprühpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 12, einem hin- und herbewegbaren Pumpkolben 14, der teleskopartig in das Gehäuse 12 ein­ drückbar ist und einen Sprühkopf 16 trägt, auf den man von oben mit dem Finger drücken kann. Das wiederholte Eindrücken des Pumpkolbens 14 in das Gehäuse 12 ruft eine Pumpwirkung und ein Abgeben von Flüssigkeit aus der Sprühdüse 18 des Sprühkopfes 16 hervor. Ein Steigrohr 20 ist am unteren Ende des Pumpengehäuses 12 befestigt und verbindet die Sprühpumpe mit der Flüssigkeit in einem Behälter C, auf den die Pumpe aufgesetzt ist. All diese Teile sind aus spritzgegossenem Plastikmaterial herge­ stellt.

In Fig. 1 ist die Sprühpumpe unlösbar auf der Mündung des Behälters befestigt und dort mit einem Metallring 22 ge­ sichert. Das Pumpengehäuse 12 ist an einem mittleren Kragen 24 des Metallrings 22 durch Krimpen am Hals bei 25 gehaltert, womit die Pumpe insgesamt gehaltert ist. Der Metallring 22 ist weiterhin mit einem nach unten ragenden Rand 26 versehen, mit dessen Hilfe er in geeig­ neter Weise am Rand der Behälteröffnung festgemacht werden kann, beispielsweise durch Bördeln oder durch Aufschrauben, sofern er mit entsprechenden Gewindegängen versehen ist.

Die Einzelheiten der Pumpenkonstruktion gehen aus den Fig. 2 bis 4 hervor, aus denen man sieht, daß unterhalb des mittleren Kragens 24 des Metallrings 22 ein Verschlußring 28 angeordnet ist, der in einer flanschartigen Verlängerung 30 am oberen Ende des Gehäuses 12, die eine Art Sockel für den Ring 28 bildet, verankert ist. Der Ring ist am Gehäuse 12 durch die Halseinschnürung 25 des Ringes 22 festgeklemmt und bildet einen oberen Verschluß für das Pumpengehäuse. Der Pumpkolben 14 weist einen Stempel 32 auf, der gleitbar in einer Mittenöffnung 34 des Ringes 28 geführt ist und axial über den Ring 22 so weit hinaussteht, daß er für den Gebrauch von außen vollständig in das Pumpengehäuse 12 eingedrückt werden kann. Der Pumpkolben 14 ist mit einem vergrößerten Kopf 36 versehen, der integral mit dem Stempel 32 ausgebildet ist. Kopf und Stempel sind hohl und bilden einen Flüssigkeitsauslaß­ kanal 38, der aus dem Gehäuse 12 zum Sprühkopf 16 nach außen führt. Der Mantel 40 des Kolbenkopfes 36 ist elastisch und seine Außenfläche verläuft in Richtung seiner freien Kante schräg nach außen, um an der Innenwand 42 des Gehäuses während der Bewegung des Kolbenkopfes dicht anzuliegen. Die Innenwand 42 umschließt einen Arbeitsraum 44, der an seinem oberen Axialende vom Kolbenkopf 36 und dem Ring 28 und an seinem unteren Ende durch eine Endwand 46 verschlossen ist. Diese Endwand 46 nimmt ein Nippel 48 auf, in welchen das Steigrohr 20 fest eingesetzt ist. Dieser Nippel 48 weist einen Einlaßkanal 50 auf, der das Steigrohr 20 mit dem Arbeitsraum 44 verbindet. In der Endwand 46 ist innerhalb des Arbeitsraums 44 ein Ventilsitz 52 ausgebildet, auf welchem ein Rückschlagventil­ körper, beispielsweise eine Kugel 54, aufsitzt, die das Ein­ strömen von Flüssigkeit aus dem Kanal 50 in den Arbeitsraum 44, jodoch keinen Rückfluß erlaubt.

Dem Pumpkolben 14 ist ein von zwei Kräften beaufschlagtes Steuerelement 56 zugeordnet mit einem unteren hohlen Zylinder 58 von etwas geringerem Durchmesser als der Kolbenkopf 36 des Pump­ kolbens 14, so daß der Zylinder 58 lose im Mantel 40 des Kolbenkopfes 36 sitzen kann. Vom Zylinder 58 erstreckt sich ein Schaft 60 nach oben, dessen Querschnitt ausreichend kleiner ist als der Auslaßkanal 38 im Pumpkolben, um für die Flüssigkeits­ strömung zwischen sich und der Wand des Pumpkolbens genügend Raum zu lassen, damit die Flüssigkeit zum Sprühkopf 16 gelangen kann. Am oberen Ende ist der Kanal 38 in dem Stempel 32 so ge­ formt, daß er einen Ventilsitz 62 bildet. Die Länge des Schafts 60 ist so auf die Länge des Auslaßkanals 38 angepaßt, daß die Spitze 64 des Schafts 60 auf dem Ventilsitz 62 aufsitzt, ohne daß der Zylinder 58 auf dem Kolbenkopf 36 aufsitzt. Die Spitze 64 des Schafts 60 ist so geformt, daß sie als zum Ventilsitz 62 passender Ventilkörper dient und den Flüssigkeitsaustritt aus dem Kanal 38 zum Sprühkopf 16 unterbindet, wenn das Steuer­ element 56 sich in voll in den Pumpkolben eingeschobener Stel­ lung befindet. Dieser Zustand ist in den Fig. 2 und 4 darge­ stellt.

Der Zylinder 58 ist mit einer äußeren ringförmigen Schulter 66 versehen, an welcher sich eine den Zylinder 58 umgebende Schraubendruckfeder 68 abstützt, die zwischen der Schulter 66 und einer ringförmigen Schulter 70 an einem Gegenstück 72 eingespannt ist, das in den Bodenbereich des Arbeitsraumes 44 eingesetzt ist und nachfolgend noch näher erläutert werden soll. Der Schaft 60 wird auf diese Weise normalerweise nach oben gedrückt, wodurch die als Ventilkörper arbeitende Spitze 64 der Stange 60 gegen den Ventilsitz 62 und weiterhin hierdurch der Pumpkolben 14 in die obere oder Ruhestellung gedrückt wird. Beim Niederdrücken des Pumpkolbens 14 muß die Kraft dieser Schraubenfeder 68 über das Steuerelement 56 über­ wunden werden, das sich mit der entsprechenden Bewegung des Pumpkolbens mitbewegt, aber auch in der Lage ist, eine unab­ hängige axiale Bewegung auszuführen, die noch erläutert wird. Das Gegenstück 70 ist hier als zweiteilige Baugruppe von im wesentlichen zylindrischer Gestalt dargestellt, bestehend aus einem Sockel 74 und einem Kolben 76 (siehe Fig. 5 und 6). Der Kolben 76 ist in seinem Kopfbereich 78 so geformt, daß er ab­ dichtend an der Innenwand des Zylinders 58 des Steuerelements 56 auf dem größten Teil von dessen Axialbewegung entlangstreicht. Eine am Kolben 76 vorstehende Dichtlippe 79 stellt die geeignete Passung her. Ein Belüftungskanal 80 erstreckt sich axial durch den Kolben 76 und stellt die Verbindung zu weiteren Belüftungskanälen 82 und 83 im Sockel 74 her.

Der Sockel 74 wird vom unteren Ende des Arbeitsraums 44 aufgenommen und stößt an die Endwand 46 an. Ein etwa in der Mitte des Sockels 74 verlaufender ringförmiger Flansch 84 an dessen Außenwand bildet eine flüssigkeitsdichte Passung mit der umgebenden Seiten­ wand des Arbeitsraums 44. Die Seitenwand des Sockels 74 weist unterhalb des Flanschrings 84 eine Hinterschneidung 86 auf, so daß in zusammengebautem Zustand der Sockel 74 mit dem ihn um­ gebenden Arbeitsraum einen ringförmigen Kanal 90 ausbildet. Die Belüftungskanäle 82 und 83 des Sockels 74 öffnen sich in diesen ringförmigen Kanal 90. Weiterhin öffnet sich in diesen ringförmigen Kanal eine Öffnung 92 im Gehäuse 12, wodurch es möglich ist, eine Belüftungsverbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders 58 und der äußeren Umgebung des Pumpengehäuses herzustellen.

Der obere Abschnitt des Sockels 74, in welchem eine Fassung 75 ausgebildet ist, weist einen gegenüber dem unteren Abschnitt verringerten Durchmesser auf, so daß er in die Schraubenfeder 68 hineinragen kann und besagte Schulter 70 als Lager für das untere Ende der Schraubenfeder 68 dient. Der Sockel 74 ist am unteren Ende ausgebohrt und bildet ein Gehäuse 94, das lose die Kugel 54 aufnimmt, die den Ventilkörper für den Ventilsitz 52 darstellt. Die Verbindung zwischen dem Käfig 94 und dem Arbeitsraum 44 wird über einen getrennten Kanal 96 her­ gestellt, der über die Schulter 70 in den Arbeitsraum 44 führt.

In seiner Ruhestellung bildet der Pumpkolben 14 in der Öffnung 34 des Ringes 28 eine flüssigkeitsdichte Passung, was mit Hilfe eines kegelstumpfförmig zulaufenden Abschnitts des Pumpstempels 32 unmittelbar neben der Verbindung mit dem Kolbenkopf 36 erreicht wird. Zur Dichtung trägt weiterhin eine nachgiebige Lippe 98 bei, die die Öffnung 34 an der Innenseite des Ringes 28 umgibt. Die Klemmwirkung zwischen der Lippe 98 und dem Pump­ stempel 32 in der Ruhelage wird weiterhin durch eine kegel­ stumpfförmige Ausnehmung 100 in der oberen ringförmigen Stirn­ fläche des Kolbens 36 unterstützt, die bewirkt, daß die Lippe 98 zwischen dem Pumpstempel und der schräg zulaufenden Wand der Ausnehmung 100 eingeklemmt wird.

Die Belüftung des Behälters C, der mit der Sprühpumpe versehen worden ist, in solchen Momenten, in denen der Pumpkolben 14 nicht in seiner Ruhelage ist, wird durch ein leichtes Spiel zwischen dem Pumpstempel und der Lippe 98 und durch Belüftungskanäle 102 in der flanschartigen Verlängerung 30 erreicht, die den oberen Rand des Gehäuses 12 bildet. Diese Kanäle können auch durch Scharten 31 in der Lippe des Flansches gebildet werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Pumpkolben 14 in einer Stel­ lung kurz nach Beginn des Niederdrückens bzw. nach voll­ ständigem Niederdrücken. Wie noch beschrieben wird, bewirkt das Niederdrücken des Pumpkolbens zu Anfang, daß sich das Steuerelement 56 axial mit dem Pumpkolben 14 nach unten be­ wegt. Durch den sich aufbauenden Druck in der Pumpkammer wirkt auf das Steuerelement 56 aber allmählich auch eine Kraft in der der Federwirkung entgegengesetzten Richtung, wodurch die Spitze 64 von dem Ventilsitz 62 abgehoben wird, um den Auslaßkanal 38 zu öffnen, so daß die Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 44 ausströmen kann. Wenn der Pumpkolben 14 voll durchgedrückt ist, wie es Fig. 4 zeigt, oder wenn man das Niederdrücken des Pumpkolbens aus anderem Grunde vorzeitig be­ endet, dann bewirken die im Arbeitsraum herrschenden Bedingungen, daß die Spitze 64 an dem Schaft 60 den Ventilsitz 62 wieder verschließt. In der Lage, die Fig. 4 zeigt, liegt die Dichtlippe 79 des Kolbens 76 an Nocken 104 an, die an der Innen­ seite des Zylinders 56 an seinem geschlossenen Ende ausgebildet sind. Dies ruft eine radial nach innen gerichtete Verbiegung der Dichtlippe 79 hervor, was die flüssigkeitsdichte Passung zwischen diesen Bauteilen unterbricht und eine gedrosselte Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 44 und dem Mittenkanal 80 dem Kolben 76 schafft. Die beschriebene Anordnung bewirkt ein schnelleres und wirksameres Ansaugen der Spritzpumpe.

Die Sprühpumpe arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Es sei angenommen, daß die Pumpe auf die Öffnung eines geeigneten Behälters aufgesetzt ist, der eine Flüssigkeit enthält, die nach außen abzugeben ist. Es sei weiterhin angenommen, daß die Spritzpumpe zuvor noch nicht in Betrieb war und noch keine Flüssig­ keit angesaugt hat, d. h. leer ist. Die Flüssigkeit steigt im Ansaugrohr 20 daher nur bis zu einem bestimmten Pegel hoch, der niedriger liegt als der Flüssigkeitsspiegel im Behälter. Alle Kanäle im Pumpengehäuse, Pumpkolben und Sprühkopf sind zu diesem Zeitpunkt mit Luft gefüllt.

Wenn der Benutzer dann den Pumpkolben 14 niederdrückt, bewegen sich der Kolbenkopf 36 und das Steuerelement 56 gleich­ zeitig im Arbeitsraum 44 nach unten. Die im Zylinder 58 des Steuerelements 56 eingeschlossene Luft wird durch den Kolben 76, die Kanäle 82, 83 und 90 und die Öffnung 92 in den Behälter C gedrückt. Dies kann zwar einen gewissen Druckanstieg im Behälter C zur Folge haben, der die Flüssigkeitssäule im Steigrohr 20 länger macht, da jedoch in anderen Stellungen, in denen sich der Pumpkolben nicht in seiner Ruhelage befindet, eine Be­ lüftung des Behälters stattfindet, ist dieses erstmalige Ein­ blasen von Luft in den Behälter nicht geeignet, die Flüssig­ keitssäule bis in die Pumpe hinein anzuheben. Auf jeden Fall steigt die Flüssigkeitssäule nicht so weit hoch, daß sie die Kugel 54 vom Ventilsitz 52 abhebt, weil die Kugel unter dem Einfluß des in der Kammer 44 beim Niederdrücken des Kolbens 36 entwickelten Luftdrucks steht. Andererseits kann sich der so entwickelte Luftdruck nicht in das Ansaugrohr 20 fortpflanzen, weil dieses von der Kugel 54 verschlossen ist. Da sich Luft relativ leicht komprimieren läßt, kann der Druck, der sich im Arbeitsraum 44 während des Ansaugens entwickelt, nicht das Steuerelement von seinem Ventilsitz 62 abheben. Die zusätz­ liche Belüftungseinrichtung mit den Nocken 104 dient dazu, dann, wenn der Kolben 76 im Boden des Zylinders 58 sitzt, ein Entweichen der vom Pumpkolben 14 komprimierten Luft in diesem Betriebszustand zu ermöglichen. Der Arbeitsraum 44 wird auf diese Weise entlüftet, so daß beim Loslassen des Pump­ kolbens 14 dieser unter dem Einfluß der Druckfeder 68 in seine Ruhelage zurückkehrt und dabei in den Arbeitsraum 44 einen Unterdruck erzeugt, der an der Ventilkugel 54 vorbei Flüssig­ keit durch das Ansaugrohr 20 in den Arbeitsraum 44 einsaugt.

Beim Erreichen der oberen Ruhestellung bleibt aufgrund der Wirkung der Ventilkugel 54 die Flüssigkeit in dem Arbeitsraum 44 gefangen.

Nachfolgende Betätigungszyklen des Pumpkolbens bringen eine Wiederholung der oben beschriebenen Bedingungen. In diesem Falle wirkt jedoch am Steuerelement 56 eine Kraftdifferenz, da die Pumpkammer nun Flüssigkeit enthält, so daß das Auslaß­ ventil 62, 64 geöffnet wird. Diese positive Kraftdifferenz ist durch die Durchmesserdifferenz zwischen dem im Arbeitsraum 44 wirksamen Kolbenkopf 36 und dem im Zylinder 58 des Steuerelements 56 wirksamen hülsenförmigen Kolben 76 bedingt. Da der Durch­ messer des Kolbenkopfs 36 größer ist als der des hülsenförmigen Kolbens 76, wirkt die vom Kolbenkopf 36 hervorgerufene Gesamtkraft auf die kleinere Kolben/Zylinder-Kombination 76, 58 des Steuer­ elements. Die resultierende Kraft am Steuerelement erzeugt eine Differenz, die die entgegengerichtete Kraft der Rückstellfeder 68 überwindet und es dem Steuerelement 56 erlaubt, sich gegen­ über dem Pumpkolben 14 nach unten zu bewegen. Hierdurch öffnet sich das Auslaßventil 62, 64 und gibt Flüssigkeit durch die Sprühdüse 18 des Sprühkopfes 16 nach außen ab.

Aus der voran­ gegangenen Beschreibung geht hervor, daß die Abgabevon Flüssig­ keit vom Sprühkopf erst möglich ist, wenn der Druck im Arbeitsraum einen Punkt erreicht hat, der ausreichend groß ist, um das Steuerelement aus der Schließstellung fortzubewegen. Die Abgabe von Flüssigkeit am Sprühkopf setzt also nicht allmäh­ lich, d. h. schon zu Beginn des Pumptaktes ein, sondern plötz­ lich, so daß sich keine Tropfenbildung ergibt. Wenn das Pumpen aufhört oder verlangsamt wird, spielt sich Ähnliches ab, die Kraftdifferenz, die das Steuerelement vom Ventilsitz 62 abhebt, verschwindet und es ergibt sich ein sehr plötzliches Schließen am Ventil 62, 64. Auch auf diese Weise wird eine Tropfenaus­ bildung verhindert.

Claims (1)

1. Handbetätigte, auf einem die zu versprühende Flüssigkeit enthaltenden Behälter aufsetzbare Sprühpumpe, mit einem im Boden des Arbeitsraumes der Pumpe angeordneten Saugventil, einem einem Sprühkopf vorgeschalteten, mit einem in den Arbeitsraum der Pumpe ragenden Schaft versehenen Druck­ ventil, das bei entsprechendem Überdruck im Arbeitsraum der Pumpe öffnet, und einem Steuerelement zum Betätigen des Druckventils zusammen mit dem Pumpenkolben gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder und einer Belüftungseinrichtung für Pumpe und Behälter, um bei Inbetriebnahme der Pumpe die im Arbeitsraum enthaltene komprimierte Luft am Ende des Druckhubs des Kolbens aus dem Arbeitsraum der Pumpe zu ent­ fernen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (56) eine im Arbeitsraum angeordnete Zylinder-Kolben-Einheit (58, 76) umfaßt, deren Innenraum über Kanäle (82, 83, 90) mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht und die Zylinder-Kolben-Einheit (58, 76) eine Kolbendichtung mit Dichtlippe (79) aufweist, und daß in dem Innenraum der Zylinder-Kolben-Einheit (58, 76) Auflaufnocken (104) ange­ ordnet sind, welche die Dichtlippe (79) am Ende des Druck­ hubs teilweise radial einwärts drücken und so den dichten Abschluß zwischen Dichtlippe (79) und der Zylinderwand auf­ heben.