EP1491123A1 - Pumpe für fliessfähige Medien - Google Patents

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EP1491123A1
EP1491123A1 EP03014345A EP03014345A EP1491123A1 EP 1491123 A1 EP1491123 A1 EP 1491123A1 EP 03014345 A EP03014345 A EP 03014345A EP 03014345 A EP03014345 A EP 03014345A EP 1491123 A1 EP1491123 A1 EP 1491123A1
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piston
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piston chamber
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Werkzeugbau Friedhelm Piepenstock GmbH
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    • B05B11/10—Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle
    • B05B11/1001—Piston pumps
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    • B05B11/1053—Actuation means combined with means, other than pressure, for automatically opening a valve during actuation; combined with means for automatically removing closures or covers from the discharge nozzle during actuation
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    • B05B11/1073—Springs
    • B05B11/1077—Springs characterised by a particular shape or material

Definitions

  • the invention relates to a pump for flowable media with a piston and a piston chamber, the piston chamber being sealable at both ends by membrane valves actuated in accordance with the movement of the piston
  • Field of application of the invention are pumps as disposable pumps or disposable pumps for dispensing flowable media such as cosmetic agents or hygiene agents from bottles.
  • DE 100 17 340 A1 describes a pump of the generic type.
  • the piston chamber essentially has a constant circular cross-section, so that the content of the piston chamber changes proportionally to the path of the piston.
  • the diaphragm valves are alternately located on the piston wall and the piston chamber. As a result, the selection of materials for the diaphragm valves is restricted, so that they cannot be sufficiently resilient.
  • the object of the invention is an optimal adaptation of the piston chamber and the diaphragm valves to the conditions of use.
  • the piston protrudes into the piston chamber with a head wall and an annular jacket, that the piston chamber is also delimited by two annular jackets, each of which abuts the annular jacket and the outer surface of the piston with diaphragm valves, and in that the piston chamber connects an outlet chamber opening into a nozzle.
  • the invention differs from the prior art in that the medium is conveyed from the piston chamber into an outlet chamber. This allows the piston chamber to be optimally designed.
  • the diaphragm valves hang on the cap, which is made of a flexible plastic.
  • the diaphragm valves molded onto ring sleeves can have a small radial cross section
  • Escaping the medium from the filled and intact bottle is prevented by the ring jacket holding a sealing plug over a break seam.
  • the suction position of the pump is fixed in that in the suction position the cap rests with a stop ring on a stop step of the piston part.
  • the ejection position is fixed in such a way that, in the ejection position, the cap lies against the top surface of the ring jacket.
  • Ventilation of the container is made possible by the fact that several axial webs are formed on the outer surface of the guide wall, which raise the sealing lip in the ejected position of the pump.
  • a reduction of the components to two is made possible in that a plastic spring is molded onto the cap in one piece.
  • the pump consists essentially of two or three parts.
  • the first embodiment according to FIGS. 1 and 2 comprises three parts: an annular jacket-like piston 1, a cap 3 forming a piston chamber 2 and a coil spring 4 made of metal or plastic.
  • the piston 1 and the cap 3 are injection molded parts, the piston 1 made of a hard, elastic thermoplastic such as polyoxymethylene and the cap of a flexible thermoplastic such as polyethylene.
  • the piston 1 is seated on an annular plate 5, which is adjoined by a cylindrical jacket 6 with an internal thread 7, which can be screwed onto a container (not shown).
  • a head wall 8 of the piston 1 receives in a sleeve 9 a suction nozzle 10, which is shown broken off and extends essentially to the bottom of the container.
  • At the sleeve 9 adjoins an annular casing 11, which forms the inner wall of the piston chamber 2.
  • the sleeve 9 or the suction nozzle 10 and the inner wall of the ring jacket 11 provide a continuous channel for the medium.
  • the end face of the ring jacket 11 is closed by a sealing plug 12 which is integrally connected to the ring jacket 11 by a fracture seam 13.
  • the sealing plug 12 closes the container tightly and prevents leakage of the medium if an overpressure occurs in the container due to an increase in temperature or due to plastic deformation.
  • the break seam 13 is torn open. Even after this opening, a sealing function is still available.
  • the ring plate 5 has one or more equalization openings 14 for pressure equalization with the interior of the container.
  • the outer wall 15 ends in a stop step 18.
  • the inner wall 16 ends into a sealing lip 19.
  • a further annular wall 20, which together with the piston 1, encloses an outlet chamber 21 is also seated on the ring plate 5 concentrically with the piston 1.
  • the wall 20 ends in a sealing lip 22.
  • the cap 3 carries an inner ring jacket 23 with a membrane valve 24, which bears against the ring jacket 11, and an outer ring jacket 25 with a membrane valve 26, which bears against the wall of the piston 1.
  • These ring jackets 23, 25 together with the ring jacket 11 and the piston 1 form the piston chamber 2, the content of which changes in accordance with the movement of the cap 3.
  • a guide wall 27 of the cap 3 projects into the annular gap between the wall 16 and the wall 20. On this guide wall 27, on the one hand, the sealing lip 19 of the wall 16 and, on the other hand, the sealing lip 22 of the wall 20. The sealing lip 22 is pressed against the guide wall 27 by the pressure in the outlet chamber 21.
  • a closing jacket 28 of the cap 3 engages with a stop ring 29 over the stop step 18 of the wall 15 of the ring plate 5. There is no sealing.
  • a plurality of axial webs 32 are formed, which in the ejected position of the pump according to FIG. 2 raise the sealing lip 19, so that the sealing function is canceled and air can flow into the container.
  • the outer diameter of the ring jacket 25 is smaller than the inner diameter of the wall 20, cf. 2, in particular, so that the outlet chamber 21 always has an unimpeded connection with the outlet space 30 of the cap 3.
  • a nozzle 31 connects to the outlet space 30, through which the medium is sprayed out.
  • the cap 3 is pushed in the axial direction over the piston 1, the sealing lips, diaphragm valves and stops sliding over one another and centering.
  • the jacket 6 is screwed onto a vessel.
  • the sealing plug 12 keeps the suction nozzle 10 closed so that no medium can escape.
  • the cap 3 is pressed into the ejection position according to FIG. 2.
  • the fracture seam 13 is severed and the sealing plug 12 is thus torn off, so that medium can flow through the suction nozzle 10.
  • the sealing plug continues to perform a sealing function even after it has been removed.
  • the spring 4 moves the cap 3 into the suction position according to FIG. 1.
  • the volume of the piston chamber 2 increases, so that medium can flow into the piston chamber 2 through the membrane valve 24.
  • the piston chamber is reduced in size, medium passing through the diaphragm valve 26 into the outlet chamber 21 and being sprayed out through the nozzle 31.
  • the sealing lip 19 is raised by the webs 32 so that air can flow into the interior of the container through the compensation openings 14.
  • the suction position of the pump is determined by the stop stage 18, the ejection position by the stop of the cap 3 on the end face of the ring jacket 11. This protects the diaphragm valves.

Landscapes

  • Closures For Containers (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Eine Pumpe für fließfähige Medien mit einem Kolben und einer Kolbenkammer, wobei die Kolbenkammer an beiden Enden durch entsprechend der Bewegung des Kolbens betätigte Membranventile abdichtbar ist. Das technische Problem ist eine optimale Anpassung der Kolbenkammer und der Membranventile an die Gebrauchsverhälnisse. Der Kolben (1) ragt mit einer Kopfwand (8) und einem Ringmantel (11) in die Kolbenkammer (2) hinein, die Kolbenkammer (2) ist außerdem durch zwei Ringmäntel (23, 25) begrenzt, die jeweils mit Membranventilen (24, 26) an dem Ringmantel (11) und der Außenfläche des Kolbens (1) anliegen, und an die Kolbenkammer (2) schließ eine in eine Düse (31) mündende Austrittskammer (21) an. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pumpe für fließfähige Medien mit einem Kolben und einer Kolbenkammer, wobei die Kolbenkammer an beiden Enden durch entsprechend der Bewegung des Kolbens betätigte Membranventile abdichtbar ist
  • Anwendungsgebiet der Erfindung sind Pumpen als Einwegpumpen oder Wegwerfpumpen für die Ausgabe von fließfähigen Medien wie Kosmetikmitteln oder Hygienemitteln aus Flaschen.
  • Die DE 100 17 340 A1 beschreibt eine Pumpe der gattungsgemäßen Art. Dort hat die Kolbenkammer im wesentlichen einen gleichbleibenden kreisringförmigen Querschnitt, so daß sich der Inhalt der Kolbenkammer proportional dem Weg des Kolbens ändert. Die Membranventile sitzen wechselweise an der Kolbenwandung und der Kolbenkammer. Infolgedessen ist die Werkstoffauswahl für die Membranventile eingeschränkt, so daß eine ausreichende Nachgiebigkeit derselben nicht erzielbar ist.
  • Die DE 696 06 773 T2 beschreibt eine ähnliche Pumpe, deren Kolbenkammer eine Stufe aufweist, die als Anschlg für das eine Membranventil an dem Kolben dient. Bei der Bewegung des Kolben ändert sich der Querschnitt der Kolbenkammer, wodurch für ein bestimmtes Pumpvolumen ein kleinerer Kolbenweg erforderlich ist. Die Membranventile benötigen jedoch einen großen Querschnitt, was für deren Funktion ungünstig ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist eine optimale Anpassung der Kolbenkammer und der Membranventile an die Gebrauchsverhältnisse.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kolben mit einer Kopfwand und einem Ringmantel in die Kolbenkammer hineinragt, daß die Kolbenkammer außerdem durch zwei Ringmäntel begrenzt ist, die jeweils mit Membranventilen an dem Ringmantel und der Außenfläche des Kolbens anliegen, und daß an die Kolbenkammer eine in eine Düse mündende Austrittskammer anschließt.
  • Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als das Medium von der Kolbenkammer in eine Austrittskammer gefördert wird. Dadurch kann die Kolbenkammer optimal gestaltet werden. Die Membranventile hängen an der Kappe, die aus einem nachgiebigen Kunststoff besteht. Die an Ringmäntel angeformten Membranventile können einen kleinen radialen Querschnitt aufweisen
  • Eine gleichmäßige Führung der Kolbenanordnung wird dadurch erzielt, daß der äußere Ringmantel der Kolbenkammer innerhalb der Austrittskammer verschiebbar ist.
  • Ein Austreten dess Mediums aus der gefüllten und unversehrten Flasche wird dadurch verhindert, daß der Ringmantel über eine Bruchnaht einen Dichtstopfen hält.
  • Die Ansaugstellung der Pumpe wird dadurch fixiert, daß in der Anssaugstellung die Kappe mit einem Anschlagring an einer Anschlagstufe des Kolbenteils anliegt.
  • Entsprechend erfolgt eine Fixierung der Ausspritzstellung derart, daß in der Ausspritzstellung die Kappe an der Kopffläche des Ringmantels anliegt.
  • Eine verbesserte Führung und Funktion der Pumpe wird dadurch erreicht, daß eine Führungswand der Kappe zwischen Wänden des Kolbenteils dichtend geführt ist.
  • Eine Belüftung des Behälters wird dadurch ermöglicht, daß an der Außenfläche der Führungswand mehrere axiale Stege angeformt sind, die in der Ausspritzstellung der Pumpe die Dichtlippe anheben.
  • Eine Reduktion der Bauteile auf zwei wird dadurch ermöglicht, daß eine Kunststofffeder einstükkig an der Kappe angespritzt ist.
  • Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Pumpe in der Ansaugstellung,
    • Fig. 2 eine entsprechende Darstellung in der Ausspritzstellung und
    • Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Pumpe.
  • Die Pumpe besteht im wesentlichen aus zwei oder drei Teilen. Das erste Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 umfaßt drei Teile: einen ringmantelartigen Kolben 1, eine eine Kolbenkammer 2 bildenden Kappe 3 und eine Schraubenfeder 4 aus Metall oder Kunststoff. Der Kolben 1 und die Kappe 3 sind Spritzgießformteile, wobei der Kolben 1 aus einem harten, elastischen Thermoplast wie Polyoxymethylen und die Kappe aus einem flexiblen Thermoplast wie Polyethylen bestehen.
  • Der Kolben 1 sitzt an einer Ringplatte 5, an die sich ein zylindrischer Mantel 6 mit einem Innengewinde 7 anschließt, das auf einen nicht dargestellten Behälter aufschraubbar ist. Eine Kopfwand 8 des Kolbens 1 nimmt in einer Hülse 9 einen Saugstutzen 10 auf, der abgebrochen dargestellt ist und im wesentlichen bis zum Boden des Behälters reicht. An die Hülse 9 schließt sich nach oben ein Ringmantel 11 an, der die Innenwand der Kolbenkammer 2 bildet. Die Hülse 9 bzw. der Saugstutzen 10 und die Innenwnad des Ringmantel 11 biden einen durchgehenenden Kanal für das Medium. Die Stirnfläche des Ringmantels 11 ist durch einen Dichtstopfen 12 abgeschlossen, der durch eine Bruchnaht 13 integral mit dem Ringmantel 11 verbunden ist. Der Dichtstopfen 12 schließt den Behälter dicht ab und verhindert ein Auslaufen des Mediums, wenn in dem Behälter ein Überdruck durch Temperaturerhöhung oder durch plastische Verformung auftritt. Bei der ersten Betätigung der Pumpe wird die Bruchnaht 13 aufgerissen. Auch nach diesem Aufreißen ist noch eine Dichtfunktion vorhanden.
  • Die Ringplatte 5 weist eine oder mehrere Ausgleichsöffnungen 14 für einen Druckausgleich mit dem Inneraum des Behälters auf. An der Ringplatte 5 sitzen zwei zylindrische Wände 15, 16, die einen Ringspalt 17 begrenzen. Die äußere Wand 15 endet in eine Anschlagstufe 18. Die innere Wand 16 endet in eine Dichtlippe 19. An der Ringplatte 5 sitzt ferner konzentrisch zu dem Kolben 1 eine weitere ringförmige Wand 20, die zusammen mit dem Kolben 1 eine Austrittskammer 21 umschließt. Die Wand 20 endet in eine Dichtlippe 22.
  • Die Kappe 3 trägt einen inneren Ringmantel 23 mit einem Membranvetil 24, das an dem Ringmantel 11 anliegt, und einen äußeren Ringmantel 25 mit einem Membranventil 26, das an der Wandung des Kolbens 1 anliegt. Diese Ringmäntel 23, 25 bilden zusammen mit dem Ringmantel 11 und dem Kolben 1 die Kolbenkammer 2, deren Inhalt sich entsprechend der Bewegung der Kappe 3 ändert. Eine Führungswand 27 der Kappe 3 ragt in den Ringspalt zwischen der Wand 16 und der Wand 20 hinein. An dieser Führungswand 27 liegen einerseits die Dichtlippe 19 der Wand 16 und andererseits die Dichtlippe 22 der Wand 20 an. Die Dichtlippe 22 wird durch den Druck in der Austrittskammer21 an die Führungswand 27 angedrückt. Ein Abschlußmantel 28 der Kappe 3 greift mit einem Anschlagring 29 über die Anschlagstufe 18 der Wand 15 der Ringplatte 5. Dort erfolgt keine Abdichtung.
  • An der Außenfläche der Führungswand 27 sind mehrere axiale Stege 32 angeformt, die in der Ausspritzstellung der Pumpe nach Fig. 2 die Dichtlippe 19 anheben, so daß die Dichtfunktion aufgehoben ist und Luft in den Behälter nachströmen kann.
  • Der Außendurchmesser des Ringmantels 25 ist kleiner als der Innendurchmesser der Wand 20, vgl. insbesondere Fig. 2, damit die Austrittskammer 21 immer ungehindert mit dem Austrittsraum 30 der Kappe 3 Verbindung hat. An den Austrittsraum 30 schließt eine Düse 31 an, durch die das Medium ausgespritzt wird.
  • Zur Montage der Pumpe wird nach Einlage der Feder 4 die Kappe 3 in axialer Richtung über den Kolben 1 geschoben, wobei die Dichtlippen, Membranventile und Anschläge übereinander gleiten und sich zentrieren. Der Mantel 6 wird auf ein Gefäß aufgeschraubt. Dabei hält der Dichtstopfen 12 den Saugstutzen 10 geschlossen, so daß kein Medium austreten kann.
  • Zum Gebrauch wird die Kappe 3 in die Ausspritzstellung nach Fig. 2 gedrückt. Bei der ersten Betätigung der Kappe 3 wird die Bruchnaht 13 durchtrennt und damit der Dichtstopfen 12 abgerissen, so daß Medium durch den Saugstutzen 10 fließen kann. Auch nach dem Abtrennen übt der Dichtstopfen noch eine Abdichtfunktion auf.
  • Die Feder 4 bewegt die Kappe 3 in die Ansaugstellung nach Fig. 1. Dabei vergrößert sich das Volumen der Kolbenkammer 2, so daß Medium durch das Membranventil 24 in die Kolbenkammer 2 einströmen kann. Bei der anschließenden Betätigung der Kappe 3 wird die Kolbenkammer verkleinert, wobei Medium durch das Membranventil 26 in die Austrittskammer 21 tritt und durch die Düse 31 ausgespritzt wird. In der Ausspritzstellung ist die Dichtlippe 19 durch die Stege 32 angehoben, so daß Luft über die Ausgleichsöffnungen 14 in den Inneraum des Behälters strömen kann.
  • Die Ansaugstellung der Pumpe wird durch die Anschlagstufe 18 festgelegt, die Ausspritzstellung durch den Anschlag der Kappe 3 an der Stirnfläche des Ringmantels 11. Dadurch werden die Membranventile geschont.
  • Das abgewandelte Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besitzt eine einstückig an der Kappe 3 angeformte Kunststofffeder 33.

Claims (8)

  1. Pumpe für fließfähige Medien mit einem Kolben und einer Kolbenkammer, wobei die Kolbenkammer an beiden Enden durch entsprechend der Bewegung des Kolbens betätigte Membranventile abdichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) mit einer Kopfwand (8) und einem Ringmantel (11) in die Kolbenkammer (2) hineinragt, daß die Kolbenkammer (2) außerdem durch zwei Ringmäntel (23, 25) begrenzt ist, die jeweils mit Membranventilen (24, 26) an dem Ringmantel (11) und der Außenfläche des Kolbens (1) anliegen, und daß an die Kolbenkammer (2) eine in eine Düse (31) mündende Austrittskammer (21) anschließt.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringmantel (25) der Kolbenkammer (2) innerhalb der Austrittskammer (21) verschiebbar ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmantel (11) über eine Bruchnaht (13) einen Dichtstopfen (12) hält.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anssaugstellung die Kappe (3) mit einem Anschlagring (29) an einer Anschlagstufe (18) des Kolbenteils anliegt.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausspritzstellung die Kappe (3) an der Kopffläche des Ringmantels (11) anliegt.
  6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungswand (27) der Kappe (3) zwischen Wänden (16, 20) des Kolbenteils dichtend geführt ist.
  7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche der Führungswand (27) mehrere axiale Stege (32) angeformt sind, die in der Ausspritzstellung der Pumpe die Dichtlippe (19) anheben.
  8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststofffeder (33) einstückig an der Kappe angespritzt ist.
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