EP0213476B1

EP0213476B1 - Austragvorrichtung für fliessfähige Medien

Info

Publication number: EP0213476B1
Application number: EP86111114A
Authority: EP
Inventors: Lothar Graf; Karl-Heinz Fuchs
Original assignee: Ing Erich Pfeiffer GmbH
Current assignee: Aptar Radolfzell GmbH
Priority date: 1985-08-27
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1991-09-18
Anticipated expiration: 2006-08-12
Also published as: JPH07102872B2; US4728008A; DE3530486A1; JPS6252072A; EP0213476A2; DE3681533D1; EP0213476A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Austragvorrichtung für fließfähige Medien nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei derartigen Austragvorrichtungen ist es, insbesondere wenn schwer fließfähige Medien, wie Pasten, Salben oder andere breiige pharmazeutische Zubereitungen gefördert werden sollen, meist schwierig, einerseits unter geringem Kraftaufwand eine gute Förderung zu erreichen und andererseits zu gewährleisten, daß je Pumpzyklus jedes Mal ein relativ genau gleiches Volumen an Medium ausgebracht, also eine hohe Dosiergenauigkeit gegeben ist.
Durch die FR-A-2 282 545 ist eine Austragvorrichtung bekanntgeworden, welche ein schiebergesteuertes Einlaß- und Auslaßventil aufweist, dessen durch eine Kolbenhülse gebildeter Ventilschieber an der Kolbenlaufbahn geführt ist und einen Kolbenkern, nicht jedoch eine Pumpenkammer umschließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Austragvorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, welche bei verhältnismäßig kleinem Pumphub eine sichere und vollständige Füllung der Pumpenkammer bei jedem Pumpzyklus gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die Bewegung des Dosierkammerkörpers kann der Medien-Einlaß auf verhältnismäßig großem Einlaß-Querschnitt geöffnet werden. Ist der Dosierkammerkörper mit dem Pumpkolben in die der Schließstellung des Medien-Einlasses zugehörige Stellung zu bewegen, so taucht der Dosierkammerkörper bei dieser Bewegung in das Medium ein, wobei der Dosierkammerkörper bei geringem Kraftaufwand wiederholbar mit einem genau bestimmten Volumen gefüllt wird.
Diese Vorteile sind insbesondere gegeben, wenn der Dosierkammerkörper selbst mit seinem in Richtung des Pumphubes des Pumpkolbens vorderen, ringschneidenförmigen Ende den bewegbaren Ventilschließteil eines Einlaß-Ventiles bildet, der am Ende einer dem Pumphub zugehörigen Mitlaufbewegung des Dosierkammerkörpers in einen ringnutförmigen Ventilsitz des Gehäuses eintaucht und dadurch sowohl die zugehörige Endstellung des Dosierkammerkörpers durch Anschlag festlegt, als auch den zunächst auf praktisch voller Innenweite offenen Dosierkammerkörper in diesem Augenblick an dem Ende mediendicht verschließt, welches dem in Ausgangslage stehenden Pumpkolben gegenüberliegt, so daß also der Zylinderraum bzw. die Pumpenkammer dann an dieser Zylinderstirnseite sicher geschlossen und nur noch zur Austragöffnung hin offen ist. Im Gegensatz zu einem Einlaß-Ventil, dessen Ventilschließteil beispielsweise nach Art eines Rückschlagventiles zwischen einer Öffnungs- und einer Schließlage bewegbar am Zylinder gelagert ist, ergibt sich beim Erfindungsgegenstand der wesentliche Vorteil, daß der Ventilschließteil rein lageabhängig über den Pumpkolben bzw. vom Pumpkolben gesteuert wird und außerdem ohne besonderen Raumaufwand so ausgebildet werden kann, daß sich extrem große Einlaß-Querschnitte bei geöffnetem Einlaß-Ventil ergeben. Die Innenweite des Einlaß-Ventiles bzw. des die Pumpenkammer und die Kolbenlaufbahn bildenden Dosierkammerkörpers kann dabei in der Größenordnung des Pumphubes liegen bzw. gegenüber diesem wesentlichen größer, beispielsweise mehr als doppelt so groß sein.
Die erfindungsgemäße Ausbildung eignet sich insbesondere für solche Austragvorrichtungen, die mit einem Medienspeicher baulich vereinigt sind, also nicht über eine zum Einlaß führende Medien-Zuführleitung an einen gesonderten Medienspeicher angeschlossen werden müssen. Der Dosierkammerkörper kann nämlich in diesem Fall praktisch schwimmend vollständig innerhalb des gespeicherten Mediums als Tauchkörper angeordnet sein, so daß er bei seiner Bewegung zur Schließlage des Medien-Einlasses praktisch das ihn füllende Medienvolumen aus dem ihn umgebenden Medium heraussticht.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung liegt darin, daß der Dosierkammerkörper unmittelbar benachbart zum Boden des Speicher-Gehäuses, also an dessen vom Austrag- und Betätigungsende abgekehrten Ende angeordnet werden kann, so daß sich unabhängig vom Füllzustand des Medien-Speichers für die im Bereich des Dosierkammerkörpers liegende bzw. teilweise durch diese gebildete Schubkolbenpumpe stets etwa gleiche Betriebsbedingungen ergeben.
Auch besteht durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Möglichkeit, die Austragvorrichtung so auszubilden, daß ihre vom Medium gefüllten bzw. von diesem zu durchfließenden Räume vor der ersten Benutzung der Austragvorrichtung und/oder nach jedem Pumphub nach außen luftdicht abgeschlossen sind, so daß der Medieninhalt der Austragvorrichtung stets bis unmittelbar an die Austragöffnung gegen Austrocknen, Eindringen von Bakterien und ähnliches geschützt ist.
Hierbei kann es von besonderem Vorteil sein, wenn die genannten Räume der Austragvorrichtung bereits bei der Herstellung bzw. Erstbefüllung der Austragvorrichtung im wesentlichen vollständig, also bis der Austragöffnung oder einem nahe bei dieser liegenden Auslaß-Ventil mit Medium gefüllt sind, so daß bereits bei der ersten Betätigung der Schubkolbenpumpe ein volles, genau dosiertes Austragvolumen ausgebracht wird. Zweckmäßig weist die Austragvorrichtung hierbei an dem vom Medien-Einlaß entfernten Ende des Speicherraumes einen Schleppkolben auf, der zur vollständigen Entlüftung des Speicherraumes sowie zur Erstfüllung des Auslaßkanales entsprechend der Patentanmeldung P 35 05 911.7 - auf die hier wegen weiterer Einzelheiten Bezug genommen wird - ausgebildet und angeordnet werden kann.
Um den Leerraum hinter dem Schleppkolben trotz bei Ausgangs- bzw. Ruhelage der Schubkolbenpumpe luftdicht geschlossener Ausbildung für eine leichtgängige Beweglichkeit des Schleppkolbens belüften zu können, ist diesem Leerraum ein Belüftungskanal zugeordnet, der lageabhängig vom Pumpkolben ausschließlich dann geöffnet ist, wenn der Pumpkolben in einer von seiner Ausgangslage abweichenden Lage steht. Ein diesen Leerraum durchsetzender und aus dem Gehäuse herausgeführter Kolbenstößel des Pumpkolbens ist abgedichtet durch eine Durchgangsöffnung des Gehäuses nach außen geführt und trägt außerhalb des Gehäuses einen Betätigungskopf der Austragvorrichtung.
Die Abdichtung der dem Medium zugeordneten Hohlräume der Austragvorrichtung kann auch dadurch verbessert werden, daß im Auslaßkanal zwischen dem Pumpkolben und der Austragöffnung, vorzugsweise unmittelbar benachbart zur Austragöffnung, ein Auslaßventil angeordnet ist, welches bei Druckgleichgewicht auf seinen beiden Strömungsseiten den Auslaßkanal dicht verschließt. Dieses, zweckmäßig als Überdruckventil ausgebildete Auslaß-Ventil kann ein federbelastetes Kugelventil, aber auch ein Schlauchventil entsprechend der DE-OS 29 02 624 sein, auf die wegen weiterer Einzelheiten Bezug genommen wird.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, woobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Austragvorrichtung in Ansicht;
Fig. 2: die Austragvorrichtung gemäß Fig. 1, teilweise im Axialschnitt;
Fig. 3: einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4: einen Ausschnitt in der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung und einer anderen Funktionsstellung;
Fig. 5: einen Ausschnitt der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung und in einer weiteren Funktionsstellung;
Fig. 6: einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Austragvorrichtung.

Die Austragvorrichtung 1 gemäß den Fig. 1 bis 4 weist ein im wesentlichen achssymmetrisch zu einer Mittelachse 2 ausgebildete Gehäuse 3 auf, das über den größten Teil seiner Länge konstante, beispielsweise zylindrische Querschnitte hat und an einem Ende mit einem hohlkegelstumpfförmigen Standfuß 4 sowie mit einer innerhalb diesem liegende Boden-Wand 5 in Form einer zur Mittelachse 2 rechtwinkligen Quer-Wand versehen ist, die einteilig mit dem Mantel 6 des Gehäuses 3 ausgebildet ist. Das andere, auf voller Innenweite offene Ende des einteiligen Grundkörpers des Gehäuses 3 ist mit einem Stirndeckel in Form einer Deckelkappe 7 luftdicht verschlossen, die mit einem Ringflansch in die Innenfläche des Mantels 6 des Gehäuses 3 eingreift, wobei am Außenumfang des Ringflansches und am Innenumfang des Mantels 6 ineinandergreifende, ringförmig um die Mittelachse 2 durchgehende Nuten und Rippenstege vorgesehen sind, die nach Art von Dichtungen sowohl eine formschlüssige Verbindung zwischen Mantel 6 und Deckelkappe 7 als auch einen dichten Verschluß gewährleisten. Die Deckelkappe 7 liegt mit einem ringscheibenförmigen Flansch an der zugehörigen Stirnfläche des Mantels 6 an, wobei dieser Flansch bündig an der Außenumfang des Mantels 6 anschließt. Die Deckelkappe 7 wird nach Art einer Sprengring-Befestigung lediglich durch Eindrücken in den Mantel 6 befestigt.
Innerhalb des Gehäuses 3 ist eine zur Mittelachse 2 koaxiale Schubkolbenpumpe 8 angeordnet, deren Pumpkolben 10 nahe benachbart zur Boden-Wand 5 liegt und deren zweiteiliger Kolbenstößel 9 durch das Gehäuse 3 aus der Deckelkappe 7 nach außen geführt ist. Der die Deckelkappe 7 durchsetzende Abschnitt 11 des Kolbenstößels 9 ist durch eine Durchgangsöffnung in einer Stirnwand 12 der Deckelkappe 7 nach außen geführt, wobei am Außenumfang dieses Abschnittes 11 eine Ringdichtung läuft, die in Form einer nach außen spitzwinklig kegelstumpfförmig verjüngten Ringdichtlippe 13 einteilig mit der Stirnwand 12 bzw. der Deckelkappe 7 ausgebildet ist und mit Vorspannung am zylindrischen Außenumfang des Abschnittes 11 anliegt. Die Deckelkappe 7 weist an der Außenseite der Stirnwand 12 eine einteilig mit ihr ausgebildete und gegenüber der Weite des Mantels 6 kleinere Führungshülse 14 auf, welche einen Betätigungskopf 15 zur Betätigung der Austragvorrichtung bzw. der Schubkolbenpumpe 8 trägt. Der im wesentlichen gleichen Außendurchmesser wie das Gehäuse 6 aufweisende, kappenförmige Betätigungskopf 15 übergreift die Führungshülse 14 mit seinem Mantel, wobei die Führungshülse 14 an ihrem äußeren Ende einen über ihren Außenumfang vorstehenden Ringnocken 16 aufweist, welcher von einem Gegenringnocken 17 am Ende des Mantels des Betätigungskopfes 15 hintergriffen wird, derart, daß der Betätigungskopf 15 in seiner von dem Gehäuse 3 entfernten Ausgangs- bzw. Ruhelage durch Anschlag festgesetzt ist. Die genannten Nocken weisen einander zugeordnete schräge Auflaufflächen auf, so daß der Betätigungskopf 15 lediglich durch Aufdrücken auf die Führungshülse 14 montiert werden kann, wobei der Gegenringnocken 17 den Ringnocken 16 unter elastischer Aufweitung überfährt und danach in seine hintergreifende Funktionsstellung springt. In Ausgangslage können die ringförmigen Nocken luftdicht aneinander anliegen, so daß der von der Führungshülse 14 und dem Betätigungskopf 15 eingeschlossene Raum luftdicht abgeschlossen ist. Beim Abheben des Gegenringnockens 17 vom Ringnocken 16 aufgrund einer Betätigung des Betätigungskopfes 15 ist jedoch eine Belüftungsverbindung dieses Raumes nach außen gegeben. Mit dem Betätigungskopf 15 ist der Abschnitt 11 des Kolbenstößels 9 einteilig ausgebildet, wobei dieser Abschnitt 11 von der Innenseite der Stirnwand des Betätigungskopfes 15 frei und über den Gegenringnocken 17 hinaus absteht. Um den Abschnitt 11 ist in der Führungshülse 14 und im Betätigungskopf 15 eine Rückstellfeder 18 angeordnet, die sich einen Endes an der Außenseite des Stirnwand 12 und mit dem anderen Ende an der Innenseite der Stirnwand des Betätigungskopfes 15 mit Vorspannung abstützt. Diese Rückstellfeder 18 kann auch an einer Außenflanke der Ringdichtlippe 13 derart abgestützt sein, daß diese durch den Federdruck zu ihrer Dichtanlage hin belastet wird. Der Betätigungskopf 15 weist einen in Nähe seiner Stirnwand radial von seinem Mantel abstehenden Austragstutzen 19 mit einer in dessen Endfläche vorgesehenen, ins Freie führenden Austragöffnung 20 auf. Auf diesen Austragstutzen 19 ist abnehmbar eine Dicht- und Schutzkappe 21 aufgesprengt, die mit ihrer kugelkalottenförmig nach innen gewölbten Stirnwand so in die koaxial zu ihr liegende Austragöffnung 20 eingreift, daß sie diese durch ununterbrochene Anlage an ihrer äußeren Begrenzungskante dicht verschließt. Im Austragstutzen 19 ist ein Auslaßventil 22 in Form eines Kugel-Überdruckventiles angeordnet, das lediglich um die Länge seiner Ventilfeder im Abstand von der Austragöffnung 20 liegt.
Zwischen der Deckelkappe 7 und der Schubkolbenpumpe 8 ist im Gehäuse 3 ein Schleppkolben 23 angeordnet, der mit zwei axial hintereinander liegenden, von der Schubkolbenpumpe 8 wegweisend spitzwinklig kegelstumpfförmig erweiterten Ringdichtlippen 24, 25 an der, eine Kolbenlaufbahn bildenden Innenfläche 29 des Gehäuse-Mantels 6 und mit zwei in derselben Richtung ausragenden, jedoch in dieser Richtung stumpfwinklig kegelstumpfförmig verengten sowie gegenüber den äußeren Ringdichtlippen 24, 25 axial geringfügig zur Schubkolbenpumpe 8 versetzten inneren Ringdichtlippen 27, 28 am Außenumfang eines mit dem Pumpkolben 10 einteiligen Abschnittes 30 des Kolbenstößels 9 abgedichtet anliegt. Zwischen dem Schleppkolben 23 und der Boden-Wand 5 bildet das Gehäuse 3 mit seinem Mantel 6 einen Medien-Speicher 31, dessen Speicherraum 32 im Querschnitt ringförmig ist. In diesem Speicherraum 32 liegt die Schubkolbenpumpe 8, wobei jedoch der weitaus größte Teil des Speicherraumes 32 hinter der Schubkolbenpumpe 8, also benachbart zu demjenigen Ende der Schubkolbenpumpe bzw. des Pumpkolbens 10 liegt, das während des Pumphubes dessen hinteres Ende darstellt bzw. der Deckelkappe 7 und dem Betätigungskopf 15 zugekehrt ist, von welchem also der Kolbenstößel 9 nach außen geführt ist. Auf der vom Speicherraum 32 abgekehrten Seite des Schleppkolbens 23 umschließt das Gehäuse 3 einen nach außen abgedichteten Leerraum 33, welcher ebenfalls vom Kolbenstößel 9 durchsetzt und im Bereich von dessen Durchführung durch die Stirnwand 12 mit der Ringdichtlippe abgedichtet ist. Diesem Leerraum 33 ist ein Belüftungskanal 34 zugeordnet, der beispielsweise durch eine einzige Längsnut 35 am Außenumfang des Abschnittes 11 des Kolbenstößels 9 gebildet sein kann. In Ausgangslage des Pumpkolbens 10 bzw. des Betätigungskopfes 15 ist der Belüftungskanal 34 zum Leerraum 33 hermetisch dicht dadurch geschlossen, daß die nur über einen Teil der Länge des Abschnittes 11 durchgehende Längsnut 35 vollständig außerhalb des Leerraumes 33 benachbart zur Außenseite der Ringdichtlippe 13 liegt. Wird der Betätigungskopf 15 aus seiner Ausgangslage in Richtung Pfeil 36 des Pumphubes ein erstes Stück weit bewegt, so überfährt das zugehörige Ende der Längsnut 35 die Ringdichtlippe 13 derart, daß nunmehr eine Belüftungsverbindung zwischen dem Leerraum 33 und dem von der Führungshülse 14 und dem Betätigungskopf 15 umschlossenen Raum hergestellt ist, die während des restlichen Pumphubes geöffnet bleibt und erst gegen Ende des entgegengesetzt in Richtung Pfeil 37 gerichteten Rückhubes wieder geschlossen wird. Dadurch kann der Schleppkolben 23 mit den Bewegungen des Mediums im Speicherraum 32 ungehindert derart mitlaufen, daß seine den Speicherraum 32 begrenzende Stirnfläche, unabhängig vom Füllzustand des Speicherraumes 32, ständig in unmittelbarem Berührungskontakt mit dem Medium bleibt. Die Anordnung des Belüftungskanales 34 ist dabei zweckmäßig so abgestimmt, daß der Belüftungskanal beim Pumphub etwa in der Stellung zum Leerraum 33 geöffnet wird, in welcher ein noch zu beschreibendes Einlaß-Ventil der Schubkolbenpumpe 8 in Schließstellung gelangt ist, so daß der Schleppkolben 23 bei Überdruck im Speicherraum 32 nur verhältnismäßig schwergängig ausweichen kann, während er bei Unterdruck im Speicherraum 32 verhältnismäßig leichtgängig nachläuft.
Die Schubkolbenpumpe 8 weist einen am Pumpkolben 10 aufgehängten und mit diesem parallel zur Mittelachse 2 in den Pfeilrichtungen 36, 37 zwischen zwei Endlagen gegenüber dem Gehäuse 3 bewegbaren Dosierkammerkörper 38 auf, der nahe benachbart zur Innenseite der Boden-Wand 5 vollständig innerhalb des Speicherraumes 32 angeordnet und in den Pfeilrichtungen 36, 37 gegenüber dem Pumpkolben 10 um ein Maß bewegbar ist, das größer als seine maximale Bewegungsstrecke gegenüber dem Gehäuse 3 ist. Der Dosierkammerkörper 38, der bei Ausgangslage des Pumpkolbens 10 durch diesen am hinteren, von seinem Medien-Einlaß 39 abgekehrten Ende napfförmig verschlossen ist, weist einen zur Mittelachse 2 des Pumpkolbens 10 koaxialen, insbesondere im wesentlichen zylindrischen Mantel 40 derart auf, daß der Dosierkammerkörper 38 durch eine einfache Hülse gebildet ist. Der an den Innenquerschnitt des Gehäuses 3 bzw. des Mantels 6 angepaßte Außenquerschnitt des Dosierkammerkörpers 38 ist dabei gegenüber dem Innenquerschnitt des Mantels 6 derart kleiner, daß der Dosierkammerkörper 38 annähernd über seinen gesamten Außenumfang 43 konstanten Abstand von der Innenfläche 29 des Mantels 6 hat. Mit dem Außenumfang 43 ist der Dosierkammerkörper 38 an den der Mittelachse 2 zugekehrten Kantenflächen von Längsstegen 44 geführt, die an der Innenfläche des Gehäuse-Mantels 6 vorgesehen und vorzugsweise einteilig mit diesem ausgebildet sind. Gemäß Fig. 3 sind drei gleichmäßig um die Mittelachse 2 verteilte Führungs-Längsstege vorgesehen. Benachbart zu seinem hinteren Ende 41 ist der Dosierkammerkörper 38 in seiner Außenweite reduziert, derart, daß eine nach hinten weisende Anschlagschulter 45 gebildet ist, mit welcher der Dosierkammerkörper 38 in seiner Ausgangslage an Anschlagnocken 45 anliegt. Diese Anschlagnocken 45 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die zugehörigen, radial nach innen vorspringenden Enden der Längsstege 44 gebildet. Diese Längsstege 44 gehen ununterbrochen bis zur Boden-Wand 5 durch.
Im Bereich des vorderen Endes 42 des Dosierkammerkörpers 38, also im Bereich des Medien-Einlasses 39, ist ein Einlaß-Ventil 47 vorgesehen, das einen zur Mittelachse 2 koaxialen ringförmigen, gegenüber dem Gehäuse 3 bewegbaren Ventilkörper 48 und einen gegenüber dem Gehäuse 3 feststehenden Ventilsitz 49 aufweist. Der Ventilkörper 48 ist im Querschnitt schneidenförmig bzw. derart zum hinteren Ende 41 des Dosierkammerkörpers 38 divergierend ausgebildet, daß seine äußere, durch eine kegelstumpfförmige Endfläche des Dosierkammerkörpers 38 gebildete Flanke 50 unter einem Winkel von etwa 90° oder weniger nach hinten divergiert, während seine radial innere, durch eine Zylinderfläche gebildete Flanke 51 im Querschnitt im wesentlichen achsparallel zur Mittelachse 2 bzw. zur Bewegungsrichtung des Dosierkammerkörpers 38 liegt. Der Ventilsitz 49 ist durch eine Ringnut in der Innenseite der Boden-Wand 5 gebildet, deren Querschnitt so an den Querschnitt des Ventilkörpers 48 angepaßt ist, daß dieser bei geschlossenem Einlaß-Ventil 47 mit seinen Flanken 50, 51 an den zugehörigen Innenflanken des Ventilsitzes 49 im wesentlichen ganzflächig anliegt. Die Axialerstreckung zumindest der äußeren Flanke 50 des Ventilkörpers 48 ist jedoch größer als die Axialerstreckung der zugehörigen schrägen Innenflanke des Ventilsitzes 49, so daß diese Flanke 50 bei geschlossenem Einlaß-Ventil 47 noch einen über den Ventilsitz 49 nach innen vorstehenden schrägen Abschnitt aufweist. Die Flanke 50 ist bis an den Außenumfang 43 des Dosierkammerkörpers 38 geführt. Durch die beschriebene Ausbildung kann der Dosierkammerkörper 38 zwischen der durch die Anschlagnocken 46 festgelegten Ausgangslage und einer durch Eingriff des Ventilkörpers 48 in den Ventilsitz 49 festgelegten Pumplage hin und her bewegt werden. Für die Montage des Dosierkammerkörpers 38 weisen die Anschlagnocken 46 an ihren der Mittelachse 2 zugekehrten Seiten schräge Einlaufflächen auf, gegen welche der Dosierkammerkörper 38 mit seiner Flanke 50 axial derart angedrückt werden kann, daß die Anschlagnocken 46 unter elastischer Aufweitung des Behälter-Mantels 6 ausweichen, bis sie hinter die Anschlagschulter 45 springen. Der Axialhub des Dosierkammerkörpers 38 ist wesentlich kleiner als sein Außendurchmesser, wobei jedoch in der Ausgangslage die vordere, durch die ringschneidenförmige Endlippe des Ventilkörpers 48 gebildete Stirnfläche im axialen Abstand von der Innenfläche der Boden-Wand 5 bzw. vom Ventilsitz 49 liegt. Durch den Abstand des Außenumfanges 43 vom Behälter-Mantel 6 sind zwischen den Längsstegen 44 ringausschnittförmige Medien-Verbindungen 52 zwischen dem hinter der Schubkolbenpumpe 8 liegenden Hauptteil des Medien-Speicherraumes 32 und dem Medien-Einlaß 39 gebildet.
Die Innenfläche des Mantels 40 des Dosierkammerkörpers 38 bildet über den größten Teil ihrer Länge eine Kolbenlaufbahn 53 von konstanter Weite, die zweckmäßig zylindrisch ist. Am hinteren Ende geht die Kolbenlaufbahn 53 in eine innenliegende erweiterte, zweckmäßig spitzwinklig kegelstumpfförmig bis zur hinteren Endfläche des Dosierkammerkörpers 38 divergierende ringförmige Mitnahmeschulter 54 über. Am vorderen Ende geht die Kolbenlaufbahn 53 ebenfalls in eine innenliegende erweiterte ringförmige Mitnahmeschulter 55 über, die zum vorderen Ende spitzwinklig kegelstumpfförmig divergiert, deren Kegelwinkel jedoch kleiner als der der Mitnahmeschulter 54 ist. Die Mitnahmeschulter 55 liegt mit einem Abstand hinter der vorderen Endfläche des Dosierkammerkörpers 38 bzw. des Ventilkörpers 48, der mindestens so groß wie die Tiefe des Ventilsitzes 49 ist, wobei die Mitnahmeschulter 55 zweckmäßig unmittelbar in die Flanke 51 übergeht.
Der Pumpkolben 10 weist zwei axial hintereinander liegende ringförmige und über seinen übrigen Außenumfang radial vorstehende, federelastische Kolbenlippen 56, 57 auf, von denen die hintere nach hinten stumpf- oder spitzwinklig konisch erweitert und in entspanntem Zustand in der Außenweite größer als die vordere Kolbenlippe 57 ist, die nach vorne in entspanntem Zustand unter einem kleineren Kegelwinkel spitzwinklig erweitert ist. Die Kolbenlippen 56, 57 liegen in einem axialen Abstand voneinander, der kleiner als der Axialabstand der Mitnahmeschultern 54, 55 voneinander ist. Die beiden Kolbenlippen 56, 57 gehen von einer gemeinsamen ringförmigen, den Grundkörper des Pumpkolbens 10 bildenden Lippenwurzel 58 aus, an welche der zugehörige Abschnitt 30 des Kolbenstößels 9 anschließt. In Ausgangslage der Austragvorrichtung liegt der Außenumfang der hinteren Kolbenlippe 56 im wesentlichen ganzflächig an der Mitnahmeschulter 54 an. Die ringförmige, der Kolbenlaufbahn 53 zugehörige Lippendichtfläche der Kolbenlippe 56 steht also auf einem Durchmesser, der wesentlich größer als der der Kolbenlaufbahn 53 ist. Die am vorderen Ende der Kolbenlippe 57 vorgesehene Lippendichtfläche liegt hierbei etwa in der Mitte der Länge der Kolbenlaufbahn 53 an dieser an. Wird nunmehr der Pumpkolben 10 in Richtung Pfeil 36 des Pumphubes bewegt, so nimmt er über die an der Mitnahmeschulter 54 anliegende Kolbenlippe 56 den Dosierkammerkörper 38 mit, derart, daß dessen Anschlagschulter 45 von den Anschlagnocken 46 abhebt. Der Ventilkörper 48 wird hierbei in Richtung zum Ventilsitz 49 bewegt, so daß der Querschnitt des Einlasses 39 verringert und das Einlaß-Ventil 47 schließlich geschlossen wird. Hierbei verdrängt die Flanke 50 das den Dosierkammerkörper 38 vollständig umschließende Medium nach außen und aus dem Ventilsitz 49, während die Flanke 51 nach Art einer Scherschneide in die zugehörige Flanke des Ventilsitzes 49 einläuft. Hat der Dosierkammerkörper 38 durch Anschlag seine an der Quer- bzw. Boden-Wand 5 anliegende Endlage erreicht und wird der Pumpkolben 10 in derselben Richtung weiterbewegt, so läuft die Kolbenlippe 56 nach Art eines Federrastgliedes von der Mitnahmeschulter 54 ab, wobei die Kolbenlippe 56 in eine spitzwinklig kegelstumpfförmige Form überführt wird. Gleichzeitig verdrängt der Pumpkolben 10 aus der vom Dosierkammerkörper 38 umschlossenen Pumpenkammer 59 das in dieser enthaltene Medium in einen Auslaßkanal 60, der die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 59 und der Austragöffnung 20 bildet. Das Ende des Pumphubes des Pumpkolbens 10 ist durch einen über die Innenseite der Boden-Wand 5 vorstehenden Anschlag in Form eines zur Mittelachse 2 koaxialen Anschlagringes 61 festgelegt, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Dosierkammerkörpers 38 bzw. der Durchmesser der Kolbenlaufbahn 53 ist und dessen Stirnfläche als Gegenanschlag eine innenliegende Anschlagschulter 62 zugeordnet ist, die zweckmäßig durch die vorne liegende Stirnfläche der Lippenwurzel 58 gebildet ist. Dadurch wird der Pumpkolben 10 festgesetzt, bevor die Kolbenlippe 57 an der Boden-Wand 5 anschlägt, so daß die Kolbenlippe 57 geschont ist. In der letzten Phase des Pumphubes des Pumpkolbens 10 gegenüber dem Dosierkammerkörper 38 gelangt die vordere Kolbenlippe 57 unter radialer bzw. konischer Aufweitung in den Bereich der Mitnahmeschulter 55, bis sie bei Erreichen der Pumphub-Endlage gemäß Fig. 5 an dieser im wesentlichen ganzflächig anliegt. Die Kolbenlippe 57 bildet dann mit der Mitnahmeschulter 55 ebenfalls eine kraftschlüssige lösbare Rastverbindung zwischen Pumpkolben 10 und Dosierkammerkörper 38, deren Rastkraft jedoch kleiner als die Rastverbindung zwischen Kolbenlippe 56 und Mitnahmeschulter 54 sein kann. Des weiteren braucht die jeweilige Rastverbindung nicht unmittelbar zwischen der jeweiligen Kolbenlippe und dem Dosierkammerkörper 38 vorgesehen sein, sondern sie kann auch ein von der jeweiligen Kolbenlippe gesondertes Rastglied an der Kolbeneinheit aufweisen; auch ist es denkbar, den Kraftschluß zwischen Pumpkolben 10 und Dosierkammerkörper 38 so hoch zu wählen, daß gesonderte Mitnahmeschultern, zumindest die vordere Mitnahmeschulter 55, nicht erforderlich ist und die Kolbenlaufbahn 53 somit bis zur zugehörigen Endfläche des Dosierkammerkörpers 38 ununterbrochen durchgehen kann. Wird der Pumpkolben 10 in der Pumphub-Endlage freigegeben, so wird er durch die Kraft der Rückstellfeder 18 in Richtung Pfeil 37 seines Rückhubes zurückbewegt, ohne daß eine gesonderte Feder für den Dosierkammerkörper erforderlich ist. Hierbei nimmt er zuerst durch den kraftschlüssigen Eingriff in den Dosierkammerkörper 38 diesen mit, bis der Dosierkammerkörper 38 durch formschlüssige Anlage der Anschlagschulter 45 an den Anschlagnocken 46 gegenüber dem Gehäuse 3 festgehalten wird. Bei der weiteren Rückhubbewegung des Pumpkolbens 10 löst sich dann die vordere Kolbenlippe 57 durch Ablaufen nach Art einer Federrastung von der Mitnahmeschulter 55, so daß der Pumpkolben 10 in seine Ausgangslage gegenüber dem Dosierkammerkörper 38 zurückkehrt, in welcher die Kolbenlippe 56 wieder die Mitnahmeschulter 54 hintergreift. Durch die Rückhubbewegung des Dosierkammerkörpers 38 wird das Einlaß-Ventil 47 geöffnet und beim weiteren Rückhub des Pumpkolbens 10 ein Unterdruck in der Pumpenkammer 59 aufgebaut, so daß durch die Medien-Verbindung 52 und den am Innenumfang vom Anschlagring 61 begrenzten ringförmigen Medien-Einlaß 39 Medium aus dem Speicherraum 32 in die Pumpenkammer 59 nachgesaugt wird. Der Anschlagring 61 ragt auch bei Ausgangslage des Dosierkammerkörpers 38 in dessen vorderes Ende hinein. Auch das hintere Ende des Dosierkammerkörpers 38 ist ringschneidenförmig ausgebildet, wobei die eine Schneidenflanke durch die Mitnahmeschulter 54 gebildet ist, so daß sich der Dosierkammerkörper 38 verhältnismäßig widerstandsarm durch das Medium bewegen kann. Durch das beschriebene Verfahren, nach welchem die Austragvorrichtung arbeitet, ergibt sich bei luftdichtem Verschluß des Speicherraumes 32 eine sehr genaue Dosierung. Obwohl der Pumpkolben 10, der einen gegenüber dem Dosierkammerkörper 38 größeren Arbeitshub aufweist, am Ende eines verhältnismäßig langen, biegeelastischen Kolbenstößels 9 angeordnet ist, ist er über den Dosierkammerkörper 38 genau geführt.
Der Abschnitt 30 des Kolbenstößels 9 ist rohrförmig ausgebildet, derart, daß der zugehörige Abschnitt des Auslaßkanales 16 ihn in der Mittelachse 2 durchsetzt. Benachbart zum Pumpkolben 10 ist der Abschnitt 30 des Kolbenstößels 9 stufenförmig erweitert, derart, daß der Auslaßkanal 60 im Innenquerschnitt von der Pumpenkammer 59 in Auslaßrichtung mehrfach abgestuft im Querschnitt abnimmt. Das vom Pumpkolben 10 abgekehrte Ende des Abschnittes 30 ist in den Abschnitt 11 des Kolbenstößels 9 eingesteckt und dadurch sowohl axial wie auch um die Mittelachse 2 gegenüber dem Betätigungskopf 15 gesichert. Der Auslaßkanal 60 durchsetzt auch den rohrförmigen Abschnitt 11 des Kolbenstößels 9 und mündet in einen Radialkanal 63, in welchem das Auslaßventil 22 liegt und der achsgleich zur Austragöffnung 20 vorgesehen ist.
In Fig. 6 sind für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2, jedoch mit dem Index 'a' verwendet. Das Auslaßventil 22a ist bei der Ausführungsform nach Fig. 6 weiter entfernt von der Austragöffnung 20a in der Mittelachse 2a, und zwar innerhalb des dem Betätigungskopf 15a zugehörigen Abschnittes 11a des Kolbenstößels 9a, vorgesehen. Der Ventilsitz wird durch das zugehörige Ende des dem Pumpkolben zugehörigen Abschnittes 30a des Kolbenstößels 9a gebildet, an welchem der durch eine Kugel gebildete Ventilkörper des Auslaßventiles 22a unter der Kraft einer innerhalb des Abschnittes 11a liegenden Ventilfeder anliegt.

Claims

Austragvorrichtung für fließfähige Medien, insbesondere Pasten o. dgl., mit einer ein zur Medienfüllung bestimmtes Gehäuse (3) aufweisenden Schubkolbenpumpe (8), die einen an einer Kolbenlaufbahn (53) eines Pumpenzylinders zwischen einer Ausgangslage (Fig. 2) und einer Pumphub-Endlage verschiebbar geführten Pumpkolben (10) sowie eine durch den Pumpenzylinder gebildete, mit einer Austragöffnung (20) der Vorrichtung verbundene, von einem Kammermantel (40) begrenzte Pumpenkammer (59) aufweist, in welche ein in Abhängigkeit vom Pumphub schließender und in Abhängigkeit vom Rückhub des Pumpkolbens (10) öffnender Medieneinlaß (39) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammermantel (40) der Pumpenkammer (59) als Dosierkammerkörper (38) gegenüber dem Gehäuse (3) zwischen zwei Endlagen derart axial bewegbar angeordnet ist, daß der Dosierkammerkörper (38) in Abhängigkeit von der Bewegung des Pumpkolbens (10) bewegt wird, bis jeweils eine der vorgenannten Endlagen erreicht ist, und daß das der Pumpenkammer (59) zugeordnete Ende des Dosierkammerkörpers (38) mit entsprechenden Teilen des Gehäuses (3) den Medieneinlaß (39) bildet.
Austragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Medieneinlaß (39) mit einem Einlaß-Ventil (47) verschließbar ist, das in Abhängigkeit von der Lage des Dosierkammerkörpers (38) geöffnet und geschlossen ist, wobei vorzugsweise ein Ventilglied, insbesondere der Ventilkörper (48) des Einlaß-Ventiles (47), unmittelbar am Dosierkammerkörper (38) vorgesehen bzw. von diesem gebildet ist.
Austragvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaß-Ventil (47) insbesondere um eine Mittelachse (2) des Pumpkolbens (10) ringförmig ausgebildet und/oder der Ventilkörper (48) am Ende des Kammermantels (40) des Dosierkammerkörpers (38) vorgesehen ist und daß vorzugsweise der Ventilsitz (49) des Einlaß-Ventiles (47) eine Anschlagfläche für die zugehörige Endstellung des Dosierkammerkörpers (38) bildet und insbesondere durch eine im Querschnitt an den Ventilkörper (48) angepaßte Vertiefung in einer Quer-Wand (5) des Gehäuses (3) gebildet ist.
Austragvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpkolben (10) in Mitnahmerichtung (Pfeile 36, 37) kraftschlüssig in den den Pumpenzylinder bildenden Dosierkammerkörper (38), insbesondere ausschließlich mit mindestens einer Kolbenlippe (56, 57), eingreift, wobei vorzugsweise der Pumpkolben (10) und der Dosierkammerkörper (38) in mindestens einer ihrer beiden gegenseitigen Endstellungen mit einer gegenüber dem Reibungsschluß zwischen Kolbenlaufbahn (53) und Pumpkolben (10) höheren Kraftschluß über eine Federrastung ineinander greifen.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkammerkörper (38) mindestens eine, insbesondere ringförmige Mitnahmeschulter (54, 55) für den rastenden Eingriff einer Kolbenlippe (56, 57) des Pumpkolbens (10) aufweist, der vorzugsweise mit zwei annähernd entgegengesetzt ausragenden konischen Kolbenlippen (56, 57) versehen ist, von denen eine in der Ausgangs-Endstellung (Fig. 2) eine konische Mitnahmeschulter (54) im Bereich des hinteren Endes (41) und/oder die andere Kolbenlippe (57) in der Pumphub-Endlage eine konische Mitnahmeschulter (55) im Bereich des vorderen Endes (42) des Dosierkammerkörpers (38) hintergreift.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Endstellung (Fig. 2) des Dosierkammerkörpers (38) gegenüber dem Gehäuse (3) durch Anschlag festgelegt ist, wobei vorzugsweise der Dosierkammerkörper (38) am Außenumfang im Bereich seines hinteren Endes (41) eine Anschlagschulter (45) aufweist, welcher mindestens ein an der Innenseite des Gehäuses (3) vorgesehener Anschlagnocken (46) zugeordnet ist.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkammerkörper (38) nur durch den am hinteren und/oder vorderen Ende (41, 42) mindestens auf der Weite der Kolbenlaufbahn (53) offenen, vorzugsweise hülsenförmigen Kammermantel (40) gebildet ist.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumphub-Endlage des Pumpkolbens (10) gegenüber dem Gehäuse (3) durch Anschlag festgelegt ist, wobei vorzugsweise an der Quer-Wand (5) des Gehäuses (3) ein zum Pumpkolben (10) vorstehender Anschlagring (61) vorgesehen ist, dem eine im Bereich der Lippenwurzel (58) der Kolbenlippe (56, 57) an der Innenseite des Pumpkolbens (10) vorgesehene Anschlagschulter (62) zugeordnet ist.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Pumpkolben (10) zur Austragöffnung (20) ein zur Pumpenkammer (59) offener Auslaßkanal (60), insbesondere wenigstens teilweise durch einen einteilig mit dem Pumpkolben (10) ausgebildeten rohrförmigen Kolbenstößel (9) führt, dessen vom Pumpkolben (10) abgekehrtes Ende mit einem die Austragöffnung (20) ausweisenden Betätigungskopf (15) für die Schubkolbenpumpe (8) verbunden ist.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) wenigstens teilweise als zum Dosierkammerkörper (38) über den Medieneinlaß (39) offener Medien-Speicher (31) ausgebildet ist, in dem vorzugsweise der Dosierkammerkörper (38) vollständig innerhalb des Speicherraumes (32) und/oder in etwa koaxialer Anordnung liegt und daß vorzugsweise der Speicherraum (32) des Gehäuses (3) im wesentlichen hinter dem hinteren Ende (41) des Dosierkammerkörpers (38) vorgesehen ist und von diesem Speicherraum (32) entlang des Außenumfanges (43) des Dosierkammerkörpers (38) zu dessen im Bereich einer Boden-Wand (5) des Gehäuses (3) vorgesehenen Medieneinlaß (39) eine Medien-Verbindung (52) führt, die insbesondere durch einen Abstand zwischen dem Außenumfang (43) des Dosierkammerkörpers (38) und der Innenfläche (29) des Gehäuses (3) gebildet ist.
Austragvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Medieneinlaß (39) entfernte Ende des Speicherraumes (32) von einem mit der Verringerung des Medien-Füllvolumens mitlaufenden Schleppkolben (23) begrenzt ist, der insbesondere an der Innenfläche (29) des Gehäuses (3) und/oder der Außenfläche des Kolbenstößels (9) mit Dichtlippen (24, 25, 27, 28) geführt ist und daß vorzugsweise ein in den Leerraum (33) hinter dem Schleppkolben (23) mündender Belüftungskanal (34) vorgesehen ist, der insbesondere bei Ausgangslage (Fig. 2) des Pumpkolbens (10) geschlossen und durch mindestens eine Längsnut (35) in dem am Betätigungskopf (15) vorgesehenen Abschnitt (11) des Kolbenstößels (9) gebildet ist, die bei Ausgangslage (Fig. 2) vollständig außerhalb des Leerraumes (33) liegt.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkammerkörper (38) unmittelbar am Gehäuse (3) gelagert, vorzugsweise mit seinem Außenumfang (43) an Längsstegen (44) des Gehäuses (3) geführt ist, die in die Anschlagnocken (46) übergehen.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenstößel (9) des Pumpkolbens (10) abgedichtet aus dem Gehäuse (3) herausgeführt ist, das vorzugsweise an der zugehörigen, insbesondere durch eine abgedichtet eingesprengte Deckelkappe (7) gebildeten Endwand (12) eine einteilig mit dieser ausgebildete, am Außenumfang eines an dem Betätigungskopf (15) vorgesehenen Abschnittes (11) des Kolbenstößels (9) geführte Ringdichtlippe (13) aufweist.
Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein, insbesondere nahe benachbart zur Austragöffnung (20) im Auslaßkanal (60) liegendes Auslaß-Überdruckventil (22), insbesondere ein federbelastetes Kugelventil, das in Ruhelage den Auslaßkanal (60) dicht verschließt.