DE69013085T2 - Kleine Austragsvorrichtungen. - Google Patents

Description

• Es sind zahlreiche Verpackungen bekannt, die mit Dosierpumpen-Abgabevorrichtungen ausgestattet sind. Es kann beispielsweise das Patene US-A-3 263 871 angeführt werden, welches eine Abgabevorrichtung beschreibt, deren Pumpe mit einer konischen Schürze fest verbunden ist, welche auf einen Behälter mit ebenfalls konischer Wandung geschraubt ist.
• Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen dieser Art mit einer Konstruktion, die analog jener im Patent US-A-4 311 255 beschriebenen ist, und die beispielsweise zur Abgabe von Medikamenten bestimmt sind, welche in sehr geringen Dosen eingesetzt werden, oder zur Abgabe von Parfumproben. Konstruiert um Miniaturdosierpumpen bekannter Art, mit einem Kolben, welcher eine axiale Spritzdüse trägt, und deren Körper etwa einen Durchmesser in der Größenordnung von 7 mm für eine Länge in der Größenordnung von 3 cm besitzt, unter einem Befestigungskragen mit einem Haltevorsprung in der Größenordnung 1 mm, der aber nicht notwendigerweise kreisförmig ist, beträgt ihr Außenvolumen nicht mehr als 4 oder 5 cm³ für einen Durchmesser in der Größenordnung von 10 bis 12 mm und ihr Inhalt variiert von etwa 50 bis etwa 10 Einzeldosen, d.h. geht auf Milliliter herab.
• Der Pumpenkörper, welcher den internen Mechanismus trägt, greift in einen Behälter ein, auf dessen Hals er sich in seinem oberen Teil zentriert; sein Befestigungskragen, welcher auf dem oberen Rand dieses Behälters ruht, wird unter dem Innenflansch einer Außenhülse festgelegt und bildet dabei eine Abdeckung, wobei die Außenhülse durch Aufpressung ihrer unteren Schürze auf einen äußeren Verbindungsbereich der Behälterwandung aufgezogen ist; auf klassische Art besitzt er eine Belüftung, welche gestattet, daß Luft bei jedem Pumpenhub in das so gebildete Reservoir einströmt, um darin den Druck auszugleichen.
• Die Verwendung einer allgemein zylindrischen Form für den Behälter und für die Hülse gestattet es, sie aus Kunststoffen und üblicherweise Thermoplasten zu fertigen, welche in Form der grundsätzlichen Pumpenbestandteile spritzgegossen werden, und, wenn der Behälter sich dem Pumpenkörper in Form eines Handschuhfingers anschmiegt, führt sie zu einem minimalen Platzbedarf in transversaler Richtung. Im Gegensatz zu anderen Montagearten gestattet diese außerdem, daß der Querschnitt der Vorrichtung etwas vom kreisförmigen Verlauf abweicht, wobei eine etwa gleichmäßige Wandstärke beibehalten wird.
• Was die Montage betrifft, übt diese auf die Einzelteile nur Kompressionskräfte aus, die einfach abgefangen werden können, und in Bezug auf die Teile mit geringen Abmessungen gestattet es die dem Spritzguß eigene Präzision, eine praktisch nicht demontierbare und dichte Verbindung zu erzielen. Diese kann man für einen bereits gefüllten Behälter mit bestehenden Maschinen und einem Minimum an Anpassungen vornehmen, und zwar durch Aufsetzen der bereits die Pumpe tragenden Hülse; um diesen Schritt zu erleichtern, kann die Hülse einen Haltewulst für den Befestigungskragen des Pumpenkörpers aufweisen.
• Zahlreiche Materialien sind dem Fachmann geläufig, und er wird sie abhängig von dem aufzunehmenden Produkt und bevorzugt ausreichend steif wählen, um Deformationen zu vermeiden, ohne übermäßige lokale Beanspruchungen zu erzeugen.
• Die gewählte Struktur gestattet es, derartige Vorrichtungen in großer Stückzahl mit sehr geringen Kosten herzustellen. Sie kann auch auf etwas größere Modelle angewandt werden, aber ihre Eigenschaften verlieren dann im allgemeinen einen Teil ihres Vorteiles.
• Ein Hindernis ist jedoch noch zu überwinden: In den bekannten Fällen, insbesondere jenen des Patentes US-A-3 263 871, bot die Konstruktionsart in jedem Fall einen Durchtritt für die Luft beim Zusammenbau, wobei die Abdichtung erst am Ende des Vorganges erzielt wurde; in jenen des Patentes US-A-4 311 255 ist der Autor, um die eingeschlossene Luft ih einer akzeptablen Zeit zu evakuieren, dazu veranlaßt, angemessene Aufnahmebehälter oder Gehäuse vorzusehen, und zwar in Form von Längsnuten, die am Ende des Vorganges durch Anschlag an einem Sitz verschlossen werden, welcher zum Gegenstück gehört. Diese Lösung scheint keinen industriellen Erfolg gehabt zu haben: Der Grund dafür ist vielleicht, daß die in der Wandung erzeugte Krümmungsumkehr dazu zwang, sie in einer Weise zu verstärken, welche bei Miniaturvorrichtungen, wo Überdrucke besonders zu befürchten sind, schwer akzeptierbar ist, welche Überdrücke nur einen geringen internen Totraum am Ende der Montage tolerieren, aber vor allem weil es schwieriger wäre, mit 100%-iger Sicherheit die Genauigkeit zu erzielen, welche für die endgültige Abdichtung am Anschlagende der Kanäle erforderlich ist.
• Die Erfindung schlägt vor, alle diese Schwierigkeiten zu überwinden, und beruht auf der Beobachtung, daß diese speziellen Entlüftungsdurchgänge nicht erforderlich sind: Weil ja die Pumpen selbst für das Flüssigkeitsreservoir eine temporäre Belüftung zur Umgebungsluft besitzen, reicht es aus, diese künstlich während der Montage zu öffnen, so daß man sie dazu bringt, eine zu ihrer üblichen Funktion umgekehrte Funktion auszuüben. Daraus ergibt sich, daß die Verbindungsbereiche der Hülse und des Behälters, die radial zur Pressung kommen, dieselbe Kontur annehmen können, bevorzugt konvex, was einen beachtenswerten Durchmessergewinn, aber vor allem Festigkeitsgewinn, Genauigkeitsgewinn und dadurch Handhabungsgewinn ergibt.
• In vorteilhafter Weise wird der Behälter daher aus einem Rohr mit einer Wandung gebildet, die in ihrem oberen Teil versiegelt ist, um eine Außenschulter zu bilden, wobei die äußeren Erzeugenden der relativ kurzen Hülse bei der Montage mit jenen des Behälters zur Ausrichtung gelangen, um eine im wesentlichen zylindrische oder zumindest zylindrisch-konische Form zu erzeugen, und die Montage greift auf einen Konus/Konus-Preßsitz zurück; wenn aber die Steifigkeit des Materials der Hülse relativ gering ist, kann die Außenseite des Verbindungsbereiches des Behälters mit kreisförmigen Dichtrippen versehen werden, welche es erlauben, die Toleranzen des Preßsitzes zu vergrößern.
• Andere Merkmale werden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervorgehen, welche nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben wird, die in Seitenansichten mit Halb-Schnitten zeigen:
• - Fig. 1: die Anordnung der Einzelteile eines Zerstäubers,
• - Fig. 2: den zusammengebauten Zerstäuber.
• Der hier als Beispiel beschriebene Zerstäuber weist einen Behälter auf, der durch ein gerades Rohr 1 gebildet wird, welches im vorliegenden Fall aus transparentem Polyethylen-Terephthalat aufgebaut ist. Dieses Rohr besitzt kreisförmigen Querschnitt, wird durch Spritzguß geformt und ist zylindrisch, wenn man die Formschrägen außer Acht läßt, aber seine Wandung ist in ihrem oberen Teil 1a verjüngt, um einen schwach konischen äußeren Sitz mit einer Außenschulter 1b zu bilden.
• Die Öffnung des Rohres nimmt mit geringem seitlichen Spiel eine Pumpe auf, deren Körper 2, welcher aus aufeinanderfolgenden zylindrisch-konischen Ringen besteht, in seinem unteren Teil in einem integrierten Einlaßrohr 2a endet und in seinem oberen Teil einen Befestigungskragen 2b trägt, welcher durch zumindest einen Einschnitt 2c eingeschnitten ist, der als Belüftung für das Behälterinnere dient.
• Der Körper 2 schließt den Kolbenmechanismus 3 ein, dessen Kolbenstange 3a die Spritzdüse bildet.
• Die gesamte Anordnung wird durch eine zylindrische Hülse 4 abgedeckt, welche ebenfalls spritzgußgeformt und in dem beschriebenen Fall aus Polyamid gebildet ist. Diese Hülse weist eine Schürze 4a mit der gleichen Außenkontur wie das Rohr 1 auf und ist durch einen Innenflansch 4b abgeschlossen, welcher von der Spritzdüse durchsetzt wird. Die Innenseite der Schürze 4a der Hülse ist glatt und bietet einen Verbindungsbereich, dessen Konizität jener des korrespondierenden Verbindungsbereiches des Rohres entspricht, mit Ausnahme eines Wulstes 4c, dessen Nutzen im folgenden ersichtlich werden wird und der nicht das Herausziehen des Formdornes behindern darf. Bei bestimmten Materialien und bevorzugt durch Anwendung einer Schalenform könnte die Außenseite des oberen Teiles 1a des Rohres, wie dies der rechte Teil der Zeichnung zeigt, Dichtrippen 1c tragen; hier ist aber ihre Anwesenheit wegen der Festigkeit der verwendeten Materialien nicht erforderlich und könnte sogar Fehler im Aussehen erzeugen. Bei dem vorliegenden Beispiel setzt sich die Schürze 4a ferner nach oben in einem Ring 4d fort.
• Ein Kopf 5, welcher eine Zerstäuberdüse 6 trägt, kann auf die Spritzdüse mit Hilfe eines Sitzes 5a aufgesetzt werden, welcher durch die untere Schürze 5b abgedeckt wird, die ihrerseits im Inneren des Ringes 4d liegt, um weniger Platz zu verbrauchen.
• Bei der Montage könnten die Einzelteile auf dem Rohr in der Reihenfolge ihrer Anordnung angeordnet und direkt durch Pressen der Hülse zusammengebaut werden; dieses würde voraussetzen, daß der Behälter zuvor mit Flüssigkeit gefüllt würde, was bedeutet, daß der vollständige Zusammenbau in diesem Stadium nur beim Benützer erfolgen könnte, oder daß die Vorrichtung leer zusammengebaut und anschließend durch Intrusion gefüllt würde, was bei Behältern aus Kunststoff mit einem derart geringen Fassungsvermögen, wie es hier ins Auge gefaßt wird, wenig vorstellbar ist.
• In der Praxis wird die Pumpe daher gesondert zusammengebaut: Die Hülse wird zunächst auf den Körper 2 aufgesteckt und schließt dadurch unter dem Flansch 4b, welcher eine Abdeckung bildet, den Kolbenmechanismus ein, dessen Spritzdüse 3a durch die axiale Öffnung des Flansches hindurchtritt, wobei der Befestigungskragen 2b provisorisch vom Wulst 4c gehalten wird. Die Anordnung kann dann auf dem Behälter 1 angeordnet werden, welcher mit der gewünschten Produktdosis gefüllt ist, und ihr Aufstecken gewährleistet die endgültige Festlegung und Konus/Konus-Abdichtung, wobei der Wulst 4c zwischen dem Befestigungskragen und dem Rand 1d des Rohres Platz findet.
• In ihrem rechten Teil zeigt die Fig. 2 die Außenansicht des zusammengebauten Zerstäubers in der Ruhestellung, wobei die verschiedenen Einzelteile schematisch strichliert auftreten und der Ring 4d den Rand der Schürze 5d verdeckt. Durch eine interne Feder 3b in die obere Stellung gedrückt, gelangt der Kolben 3 in abdichtende Anlage an der Abdeckung, welche durch den Flansch 4b gebildet wird, um die Belüftung zu schließen.
• Ihr linker Teil zeigt die Vorrichtung im Schnitt am Ende einer Betätigung: Der Kopf 5, niedergedrückt, hat eine Betätigung der Spritzdüse 3a zum Niederdrücken des Kolbens bewirkt, was das Behälterinnere freisetzt; seine Schürze 5b, welche mit dem Flansch 4b in Berührung gelangt ist, begrenzt den Hub.
• Diese niedergedrückte Stellung dient auch zur Montage: Während dieses Schrittes wird die zusammengebaute Pumpe, welche provisorisch durch ihre Hülse 4 verschlossen ist, durch ein Spannfutter mit axialer Achse ergriffen, welches die gesamte Anordnung auf die Oberseite des Rohres 1 absetzt, das bei seiner Montage zentriert ist. Das Werkzeug preßt nicht zuerst auf die Hülse selbst, sondern auf die Spritzdüse und damit den Kolben 3: Der Widerstand der Hülse 4 gegen das Eindrücken in das Rohr 1 bewirkt dann, daß der Kolben ausweicht und die Belüftung freigibt, um eine Verbindung des Innenraumes bzw. Behälterinneren mit der freien Umgebungsluft herzustellen.
• Anschließend gestattet das Erreichen des Anschlages, die notwendige Preßkraft auf die Hülse zu übertragen, um sie auf dem oberen Teil 1a des Rohres festzulegen und dabei jegliche Überlastung des Mechanismus zu vermeiden, und zwar soweit, bis der Befestigungskragen 2b in Anlage an dem Rand der Wandung 1a und anschließend in Axialpressung, abgesehen an der Belüftung, zwischen diesem Rand und dem Flansch 4b geführt ist, wobei die Schürze 4a ein beliebiges variables Spiel bis zur Schulter 1b beläßt, wogegen die sich in Radialpressung befindenden Kegelsitze den Zusammenbau dicht und praktisch unumkehrbar machen.
• Obwohl die Montage auf einem bereits mit Flüssigkeit gefüllten Rohr durchgeführt wird, erfolgt das Aufsetzen der Hülse so, daß die Anordnung versiegelt wird, ohne daß das geringe freie Volumen des Behälterinneren in anormaler Weise seinen Innendruck erhöhen könnte.
• Insbesondere ist hervorzuheben, daß der Zerstäuberkopf, der im übrigen von üblicher Art ist, gegebenenfalls am Anfang der Montage aufgesetzt werden könnte und auch in Ersetzung eines speziellen Preßwerkzeuges die oben genannte Funktion ausüben könnte, und zwar mit Hilfe jeglichen Anschlages an der Hülse 4, welcher den Hub des Kolbens auf der Pumpe beschränkt; es könnte sich um ihren Sitz 5a oder besser einen Umfangsbereich handeln, hier um die Schürze 4b. Ein direkter Angriff des Werkzeuges ist aber im Hinblick auf die Übertragung der Kräfte vorzuziehen.
• Anderseits ist es klar, daß das Anschlagen selbst nicht die Belüftung während des Zusammenbaus verdecken darf; wenn man beispielsweise zur Pressung den Kopf 5 des vorliegenden Beispiels verwenden wollte, wäre es zweckmäßig, über seinen Umfang Einschnitte, z.B. Kerben 5c, vorzusehen.
• Schließlich ist es vorzuziehen, um das Ausstoßen zumindest einer gewissen Menge an Flüssigkeit über die Spritzdüse zu vermeiden, eine Pumpe zu verwenden, die in der Lage ist, einen gewissen Überdruck im Behälterinneren durch Abdichtung zumindest einer ihrer Verbindungsstellen zu widerstehen, beispielsweise der zu ziehenden Einlaßverbindung, oder, wie es heute sehr häufig ist, der Auslaßverbindungsstelle, die dazu geeignet ist, eine Vorkompression zu erzeugen.
• Die drehzylindrische Form der Abgabevorrichtung ist auch so kompakt wie möglich, und die Länge des Rohres 1 bestimmt das Innenvolumen, selbstverständlich mit Anpassung des Einlaßrohres; der Zusammenbau der Vorrichtung ist von perfekter Einfachheit und dennoch effizient und in der Ruhestellung völlig dicht.

Claims (8)

1. Miniaturabgabevorrichtung für Produkte, die in sehr geringen Dosen verwendet werden, mit einer Pumpe mit einem Kolben (3), welcher eine axiale Spritzdüse (3a) trägt, wobei der Körper (2) der Pumpe, der eine Belüftung (2c) zur temporären Verbindung des Produktbehälterinneren mit der freien Umgebungsluft aufweist, in einem Behälter (1) befestigt ist, auf dessen Hals er in seinem oberen Teil zentriert ist, wobei der Befestigungskragen (2b) dieses Körpers auf dem oberen Rand (1d) des Behälters ruht und unter Bildung einer Abdeckung unter dem Flansch (4b) einer äußeren Hülse (4) festgelegt ist, welche durch Pressung des Innenbereiches ihrer unteren Schürze (4a) auf einen Außenbereich der Wandung (1a) ebendieses Behälters aufgezogen ist, wobei die Spritzdüse die axiale Öffnung des Flansches durchsetzt, um einen Abgabekopf (5) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Radialpressungsbereiche der Schürze und des Behälters dieselbe Kontur haben und so über ihren gesamten Umfang miteinander in Kontakt stehen.

2. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Pumpe mit Vorkompression ist.

3. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der unteren Schürze (4a) der Hülse (4) einen Haltewulst (4c) für den Befestigungskragen (2b) des Pumpenkörpers (2) trägt.

4. Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Querschnitt von einer kreisförmigen Kontur abweicht, wobei eine ungefähr gleichmäßige Wandstärke beibehalten wird.

5 Abgabevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) sowie die Hülse (4) allgemein zylindrische Form haben und aus Kunststoffen aufgebaut und spritzgußgeformt sind, wobei der Behälter ein Rohr mit einer Wandung ist, die in ihrem oberen Bereich verjüngt ist, um eine Außenschulter (1b) zu bilden, und die äußeren Erzeugenden der relativ kurzen Hülse bei der Montage mit jenen des Behälters zur Ausrichtung gelangen, um eine im wesentlichen zylindrische oder zumindest zylindrisch-konische Form zu erzeugen.

6. Abgabevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialpressung der Hülse auf dem Behälter Konus auf Konus und entsprechend einer konvexen Kontur erfolgt.

7. Abgabevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter und die Hülse aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind, wobei jenes des Behälters steifer und gegenüber dem aufzunehmenden Produkt widerstandsfähiger ist als jenes der Hülse.

8. Verfahren zur Montage einer Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Pumpe gesondert von der Hülse (4) zusammengebaut wird, diese auf den Körper (2) gesetzt wird, welcher den Mechanismus des Kolbens (3) umschließt, anschließend die Anordnung auf dem mit der gewünschten Produktdosis gefüllten Behälter (1) angeordnet wird, und das Aufsetzen der Hülse die endgültige Festlegung und Abdichtung gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, daß man direkt oder unter Zwischenschaltung des Abgabekopfes (5) zunächst auf die Spritzdüse (3a) drückt, wobei der Widerstand der Spritzdüse gegen das Niederdrücken auf den Behälter dann bewirkt, daß der Kolben zurückweicht, um die Belüftung (2c) freizugeben, und anschließend, am Anschlag angelangt, auf die Hülse eine Preßkraft aufgebracht wird, um sie auf den oberen Teil des Behälters zu treiben, bis sie in den Preßsitz geführt ist, um den Zusammenbau dicht und praktisch unumkehrbar zu machen.