DE3780906T2

DE3780906T2 - Pumpe mit einer durchflussmenge, unabhaengig vom betaetigungsdruck.

Info

Publication number: DE3780906T2
Application number: DE8787309364T
Authority: DE
Inventors: David John Howlett
Original assignee: Bespak PLC
Current assignee: Consort Medical Ltd
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2007-10-23
Also published as: GB2197035B; ATE79056T1; EP0265270A2; IE872863L; ZA877954B; DK556387D0; EP0265270A3; DE3780906D1; AU8006987A; JPS63170569A; NO874432L; GB8724814D0; JP2746586B2; GB2197035A; US4842495A; GR3005783T3; FI90739B; NO169359C; DK167743B1; GB8625491D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung für eine Zerstäuberkolbenpumpe.
Es ist bereits eine derartige Pumpenanordnung bekannt mit einem in einem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben, einer mit dem Zylinder auf einer Seite des Kolbens in Verbinsung stehenden Fluidvorratskammer mit variablem Volumen, einer Einrichtung zum Variieren des Volumens der Kammer, elastichen Mitteln zum Vorspannen der Variiereinrichtung in eine dem kleinsten Volumen der Kammer entsprechende Position, einem Fluidströmungskanal über den Kolben hinweg, einer Ventileinrichtung zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals und mit Mitteln zum Öffnen der Ventileinrichtung erst dann, wenn der Kolben sich relativ zum Zylinder um einen vorgegebenen Betrag, der größer als Null ist, verschoben hat. Diese Art Pumpenanordnung ist beispielweise durch das GB-Patent 1 499 325 bekannt.
Derartige Pumpenanordnungen bezeichnet man als vom nichtdrosselbaren Typ, da der Fluiddurchfluß während der Lieferphase unabhängig von der Kraft ist, die von dem Bediener der Pumpe auf den Kolben aufgebracht wird, während beim sogenannten drosselbaren Typ der Pumpenanordnungen der Durchfluß durch eine Drosselbetätigung variiert werden kann in Abhängigkeit von der Kraft, die auf den Kolben beispielsweise durch Fingerdruck aufgebracht wird.
In US-A-3,761,022 ist in den Fig. 5 und 6 eine Pumpenanordnung für eine Zerstäuberkolbenpumpe offenbart, die einen verschiebbar in einem Zylinder angeordneten Kolben umfaßt, ferner eine mit dem Zylinder auf einer Seite des Kolbens in Verbindung stehende Fluidvorratskammer mit variablem Volumen, eine Einrichtung zum Variieren des Volumens der Kammer, elastische Mittel zum Vorspannen der Variiereinrichtung in eine dem kleinsten Volumen der Kammer entsprechende Position, einen Fluidströmungskanal über den Kolben hinweg, ein elastisches Ventilelement, welches normalerweise den Strömungskanal schließt, und eine Verformungseinrichtung zum Verformen des Ventilelementes in der Weise, daß es den Strömungskanal erst öffnet, nachdem der Kolben sich relativ zum Zylinder um einen vorgegebenen Betrag bewegt hat, welcher größer als Null ist. Der Kolben hat eine zylindrische Oberfläche, in der eine Mündung des Strömungskanals ausgebildet ist; das elastische Ventilelement hat einen Muffenabschnitt, welcher diese Oberfläche überdeckt und normalerweise die Mündung verschließt, wobei der Muffenabschnitt durch die Deformiereinrichtung axial zusammendrückbar ist, so daß die Mündung zumindest teilweise freigelegt und der Strömungskanal dadurch geöffnet wird; das elastische Ventilelement ist koaxial auf dem Kolben montiert und mit diesem verschiebbar.
Eine Pumpenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Ventilelement einen Kolbenringabschnitt mit einem gegenüber dem Muffenabschnitt größeren Radius hat, wobei der Kolbenringabschnitt eine vollständige Umfangsdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder über zumindest einen Teil des Kolbenhubes bildet.
Ein Vorteil einer derartigen Anordnung liegt darin, daß die Notwendigkeit für eine komplizierte, aus vielen Einzelteilen zusammengesetzte Ventileinrichtung mit einer die Ventileinrichtung in die geschlossene Position vorspannenden Feder nicht besteht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kolbenringabschnitt an oder in der Nähe von einem ersten axialen Ende des Muffenabschnittes angeordnet, wobei das Ventilelement so ausgerichtet ist, daß ein zweites axiales Ende des Muffenabschnittes dem ersten Ende während des Verdichtungshubes des Kolbens in den Zylinder vorauseilt.
Ein Vorteil dieser Anordnung wird darin gesehen, daß das Ventilelement eine zweifache Funktion wahrnimmt, nämlich den Kolben gegenüber dem Zylinder abzudichten und eine Ventilfunktion zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals auszuüben. Die Kompliziertheit sowie die Anzahl der einzelnen Komponenten wird dadurch weiter reduziert.
Vorteilhafterweise hat der Zylinder ein erstes Ende, welches nahe beim Kolben in dessen Ruheposition zwischen den Betriebsphasen der Pumpenanordnung liegt, sowie ein zweites Ende, welches nahe beim Kolben in dessen Position des größten Hubes während des Betriebes
der Pumpenanordnung liegt; dabei ist der Zylinder sowohl am ersten als auch am zweiten Ende für eine Füllung mit Fluid offen, während der Kolben sich in seiner Ruheposition befindet.
Die Pumpenanordnung kann demnach selbstfüllend sein, da aus einem Ende des Zylinders Gas abströmen kann, während eine Flüssigkeitsfüllung durch das andere Ende beispielsweise durch Schwerkraft stattfindet.
Wenn die Pumpenanordnung ein Ventilelement mit einem Kolbenringabschnitt hat, hat günstigerweise der Zylinder ferner an dem ersten Ende einen Bypass-Kanal, welcher einen die durch den Kolbenringabschnitt gebildete Dichtung umgehenden Strömungskanal darstellt, wenn der Kolben seine Ruheposition einnimmt, wodurch der Zylinder dann an seinem ersten Ende offen ist.
Alternativ dazu kann die Pumpenanordnung ein Ventilelement haben, wobei der Kolbenringabschnitt eine Dichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder über den ganzen Hubweg des Kolbens bildet und der Zylinder an seinem zweiten Ende zum Füllen mit Fluid offen ist, wenn der Kolben sich zwischen Betriebsphasen der Pumpenanordnung in seiner Ruheposition befindet.
Eine Anordnung dieses Typs könnte beispielsweise verwendet werden, wenn eine Pumpenanordnung für einen belüfteten Behälter vorgesehen werden soll (d.h. in Verbindung mit dem Atmosphärendruck) derart, daß im Gebrauch der Behälter aufrecht bleibt mit dem Stößel der Pumpenanordnung zuoberst.
Günstigerweise umfaßt die Verformungseinrichtung ins Innere des Zylinders sich erstreckende Anschläge, die am Ventilelement zur Anlage kommen, wenn der Kolben sich um einen vorgegebenen Betrag bewegt hat, so daß eine weitere Bewegung des Kolbens ein derartiges Ventilelement deformiert.
Vorteilhafterweise umfassen die Anschläge einen ringförmigen, im Zylinder angeordneten Einsatz, welcher einen radial nach innen gerichteten Vorsprung für den Anschlag des Ventilelementes bildet.
Alternativ dazu hat der Kolben einen langgestreckten Rumpfabschnitt mit einem Vorderende, welches sich in den Zylinder hinein erstreckt, und einem vorspringenden Abschnitt, welcher koaxial zu jenem an dessen Vorderende über das Ventilelement verbunden ist, so daß er in Längsrichtung relativ zum Rumpfabschnitt durch Deformation des Ventilelementes beweglich ist, wobei der Zylinder an seinem zweiten Ende einen Anschlag hat, welcher zur Anlage am vorspringenden Abschnitt kommt, wenn der Kolben sich relativ zum Zylinder um den vorgegebenen Betrag verschoben hat; der Anschlag und der vorspringende Abschnitt bilden zusammen die Verformungseinrichtung für das Ventilelement.
Vorteilhafterweise ist der Rumpfabschnitt bei einer derartigen Anordnung rohrförmig, und auch der vorspringende Abschnitt ist rohrförmig und hat ein dem Rumpfabschnitt zugewandtes geschlossenes Ende, welches in den Rumpfabschnitt einschachtelbar ist; der vorspringende Abschnitt hat einen radial ausgerichteten Durchgang mit einer Öffnung in der äußeren Zylinderfläche, die normalerweise durch das Ventilelement geschlossen ist und erst geöffnet wird, wenn die Verformungseinrichtung das Ventilelement verformt; die Anordnung ist so getroffen, daß dann, wenn die Öffnung offenliegt, der vorspringen-
de Abschnitt, der Durchgang und der Rumpfabschnitt einen offenen Strömungskanal durch den Kolben bilden, während dann, wenn die Öffnung geschlossen wird, der Strömungskanal durch das Ventilelement verschlossen ist.
Mehrere unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beispielhaft beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Pumpenanordnung mit dem Kolben in seiner Ruheposition;
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, wobei der Kolben teilweise hinuntergedrückt ist, so daß das Ventilelement den Kolben gegenüber dem Zylinder abdichtet;
Fig. 3 eine ähnliche Darstellung nach einem weiteren Hinunterdrücken des Kolbens, wobei Fluid in die Kammer gedrückt wird;
Fig. 4 eine ähnliche Darstellung nach weiterem Hinunterdrücken des Kolbens, wobei das Ventilelement gerade an der Verformungseinrichtung anliegt;
Fig. 5 eine ähnliche Darstellung mit ganz hinuntergedrücktem Kolben, so daß das Ventilelement verformt ist und den Strömungskanal öffnet;
Fig. 6 eine ähnliche Darstellung während der Abgabe des Produktes durch Betätigen der elastischen Mittel, wodurch das Volumen innerhalb der Kammer reduziert wird;
Fig. 7 einen Längsschnitt der Pumpenanordnung während des Füllens über einen Füllaufsatz;
Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Pumpenanordnung speziell für eine Verwendung in aufrechter Lage;
Fig. 9 eine Teilschnittdarstellung eines weiteren unterschiedlichen Ausführungsbeispieles einer Pumpenanordnung, wobei der Kolben zwei relativ zueinander bewegliche Teile aufweist;
Fig. 10 eine ähnliche Darstellung der Pumpenanordnung der Fig. 9, wobei das Ventilelement im deformierten Zustand gezeigt ist;
Fig. 11 einen Längsschnitt einer weiteren Ausgestaltung einer Pumpenanordnung mit einem modifizierten Ventilelement;
Fig. 12 eine ähnliche Darstellung einer weiteren Pumpenanordnung mit einem ringförmigen Einsatz, welcher den Anschlag bildet.
Fig. 1 zeigt eine Pumpenanordnung 1 mit einem Gehäuse 2 aus Kunststoffmaterial, an welchem ein metallischer Tassenkörper 3 durch Bördeln befestigt ist. Das Gehäuse 2 enthält einen Zylinder 4 sowie einen Sekundärzylinder 5 mit kleinerem Durchmesser, welcher über einen konischen Hals 6 stetig und koaxial mit dem Zylinder 4 verbunden ist.
Das Gehäuse 2 ist im Bereich eines ersten Endes 7 des Zylinders 4 nach außen erweitert, so daß eine ringförmige Basis 8 gebildet wird, an welcher der Tassenkörper 3 montiert ist.
Ein rohrförmiger Stößel 9 erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung 10 im Tassenkörper 3 sowie der Basis 8 hindurch, so daß er in den Zylinder 4 hineinragt; er wird durch einen Ringflansch 11 darin gehalten, dessen Radius größer als der der Öffnung 10 ist. Der Stößel 9 hat ein bezogen auf den Zylinder 4 inneres Ende 12, innerhalb dessen in Umfangsrichtung beabstandete, axial ausgerichtete Rippen 35 von der Innenfläche radial nach innen stehen. Ein Zylinderelement 13 erstreckt sich axial in das innere Ende 12 soweit hinein, wie es ein ringförmiger Anschlag 14 zuläßt, welcher von dem Zylinderelement in dessen mittlerem Bereich nach außen absteht derart, daß ein vorstehender Abschnitt 15 des Zylinderelementes sich in den Zylinder 4 hinein erstreckt. Das Zylinderelement 13 wird durch Reibung innerhalb des inneren Endes 12 des Stößels 9 durch die Anlage an den Rippen 35 gehalten.
Der Stößel 9 und das Zylinderelement 13 zusammen bilden einen Kolben 16, welcher innerhalb des Zylinders 4 axial verschiebbar ist.
Der Sekundärzylinder 5 nimmt eine Schraubendruckfeder 17 auf, welche einen Sekundärkolben 18 durch Abstützung dieser Feder gegen einen Sitz 19 am fernen Ende 20 des Sekundärzylinders in Richtung zum Hals 6 vorspannt. Der Sekundärzylinder 5 und der Sekundärkolben 18 bilden zusammen eine Vorratskammer mit variablem Volumen, die in Fig. 1 in einem Zustand dargestellt ist, bei welchem sie ein minimales Volumen (Nullvolumen) vor dem Sekundärkolben 18 hat.
Im Sitz 19 ist eine Öffnung 21 für den Einlaß eines Fluides hinter den Sekundärkolben 18 vorgesehen. Der Sekundärkolben 18 weist an seinem vorderen Ende einen verformbaren, ringförmigen äußeren Kragen 22 auf, welcher den Sekundärkolben gegen den Sekundärzylinder 5 bei der Vorwärtsbewegung des Sekundärkolbens abdichtet. Der äußere Kragen 22 ist kegelstumpfförmig ausgebildet derart, daß er sich in einer Richtung weg vom Zylinder 4 verjüngt.
Wie Fig. 1 zeigt, befindet sich der Kolben 16 in seiner Ruheposition in der Nähe des ersten Endes des Zylinders 4, wobei die Feder 17 vollkommen gestreckt ist und der Sekundärkolben 18 in Anlage am vorstehenden Abschnitt 15 gehalten wird. In dieser Position befindet sich der äußere Kragen 22 des Sekundärkolbens 18 außerhalb des Sekundärzylinders 5 und ist vom Hals 6 durch Stege 23 auf Abstand gehalten, die in Längsrichtung des Gehäuses 2 ausgerichtet sind und von diesem am zweiten Ende 24 des Zylinders 4 radial nach innen abstehen. Ein Fluidströmungskanal zum Zylinder 4 verläuft damit durch die Öffnung 21, das Innere des Sekundärzylinders 5 und den Zwischenraum zwischen den Stegen 23 in den Zylinder 4 an dessen zweitem Ende 24 hinein.
Ein elastisches Ventilelement 25 ist koaxial auf dem Stößel 9 innerhalb des Zylinders 4 so angeordnet, daß es axial unverschiebbar zwischen dem Flansch 11 und dem Anschlag 14 gehalten wird. Das Ventilelement 25 umfaßt einen Muffenabschnitt 26, an dessen einem dem Anschlag 14 nahen Ende ein sich radial erstreckender Kolbenringabschnitt 27 ausgebildet ist.
Der Kolbenringabschnitt 27 bildet eine Dichtung zwischen dem Kolben 16 und dem Zylinder 4, welcher in seiner Ruheposition gemäß der Fig. 1 über eine sich axial erstreckende Nut 28 auf einer Seite der Zylinderwand umgangen wird, so daß eine Umgehungskanalverbindung mit einer Entlüftung 29 hergestellt wird, die durch das Gehäuse 2 hindurchführt.
In der Ruheposition gemäß der Fig. 1 wird auf diese Weise ein weiterer Fluidströmungskanal durch die Entlüftung 29 und die Nut 28 in den Zylinder 4 geschaffen, so daß der Zylinder tatsächlich an beiden Seiten offen ist.
Der Stößel 9 hat einen sich in axialer Richtung erstreckenden Kanal 30, welcher mit einer Öffnung 31 in Verbindung steht, die in der äußeren Zylinderfläche 36 des Stößels 9 an dessen bezogen auf die Kammer 4 innerem Ende 12 ausgebildet ist. Die Rippen 35 dienen dazu, das Zylinderelement 13 im Abstand von der Innenwand des Stößels 9 zu halten, so daß der Kanal 30 durch dieses Element nicht blockiert wird. In der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition ist die Öffnung 31 durch das Ventilelement 25 geschlossen, so daß keine Verbindung durch den Kanal 30 in den Zylinder 4 besteht.
Eine Flachdichtung 32 umgibt den Stößel 9 da, wo dieser in den Tassenkörper 3 eintritt, und bildet eine fluiddichte Abdichtung; der Stößel 9 hat in der Öffnung 10 des Tassenkörpers 3 eine lose Passung, so daß ein Ringspalt 33 zwischen diesen bestehen bleibt. Die Flachdichtung 32 ist am Umfang zwischen der Außenseite der Basis 8 und der Innenseite des Tassenkörpers 3 geklemmt.
Eine weitere Dichtung 34 ist auf der anderen Seite der Basis 8 und außerhalb des Zylinders 4 so angeordnet, daß beim Aufsetzen des Tassenkörpers 3 auf den Öffnungsrand eines Behälters (nicht dargestellt) diese weitere Dichtung 34 eine fluidundurchlässige Abdichtung zwischen diesem Rand und der Basis bildet.
Die Pumpenanordnung 1 ist in der Fig. 1 auf dem Kopf stehend dargestellt, wobei der Stößel 9 nach unten gerichtet ist, so daß er bereit ist, ein in dem Behälter (nicht dargestellt) befindliches Flüssigprodukt abzugeben. In dieser auf dem Kopf stehenden Position tritt die Flüssigkeit aus dem Behälter durch die Entlüftung 29 und die Nut 28 in den Zylinder 4 ein, wobei im Zylinder 4 gefangenes Gas nach oben durch das zweite Ende 24 des Zylinders 4 entlüftet wird und durch die Öffnung 21 austritt. Die Pumpenanordnung ist demnach selbstfüllend, indem einfach der Behälter mit der Pumpenanordnung auf den Kopf gestellt wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Funktion der Pumpenanordnung wird in den nachfolgenden Fig. 2 bis 6 erläutert. In Fig. 2 ist der Stößel 9 teilweise nach unten gedrückt, so daß der Kolben 16 weiter in den Zylinder 4 hineinragt. Man sieht, daß das Ventilelement 25 sich über die axiale Erstreckung der Nut 28 hinaus bewegt hat, so daß die zwischen dem Kolben 16 und dem Zylinder 4 gebildete Dichtung wirksam ist und nicht mehr umgangen wird. Gleichzeitig wird durch das Hineindrücken des Stößels 9 der vorstehende Abschnitt 15 des Zylinderelementes 13 so angehoben, daß der Sekundärkolben 18 so weit gehoben wird, daß er gegen die Kraft der Feder 17 in den Sekundärzylinder 5 eintritt. Der verformbare äußere Kragen 22 kann dann gegenüber dem Sekundärzylinder 5 abdichten, so daß ein abgeschlossenes Fluidvolumen zwischen dem Kolben 16 und dem Sekundärkolben 18 im Zylinder 4 enthalten ist.
Bei weiterem Hineindrücken des Stößels 9 entsprechend der Fig. 3 wandert der Kolben 16 weiter in den Zylinder 4 hinein; da das eingeschlossene Fluidvolumen im wesentlichen inkompressibel ist, führt die sich verringernde Querschnittsfläche des Sekundärzylinders 5 dazu, daß der Sekundärkolben 18 sich um einen größeren Betrag verschiebt als der Kolben 16. Unter diesen Betriebsbedingungen bilden der Sekundärzylinder und der Sekundärkolben 18 zusammen eine Fluidvorratskammer, deren Volumen zunimmt, wenn der Sekundärzylinder sich weiterbewegt.
Weiteres Hineindrücken des Stößels 9 verstellt den Kolben 16 in eine vorgegebene Position, in welcher das Ventilelement 25 sich an die Stege 23 am zweiten Ende des Zylinders 4 anlegt. Der Kolben 16 hat sich nun um einen vorgegebenen Betrag verstellt derart, daß ein Fluidvolumen vom Zylinder 4 in die Vorratskammer gefördert worden ist, die von dem Sekundärzylinder 5 und dem Sekundärkolben 18 gebildet wird. Das Fluid im Zylinder 4 und der Vorratskammer wird außerdem durch die Federwirkung unter Druck gesetzt; dieser zusätzliche Druck bringt den äußeren Kragen 22 in positiven Dichteingriff mit dem Sekundärzylinder 5.
Ein weiteres Hineindrücken des Stößels entsprechend der Fig. 5 hat zur Folge, daß das Ventilelement 25 zwischen dem Flansch 11 und den Stegen 23 zusammengedrückt wird, so daß sich die Länge des Ventilelementes verringert. Diese Verformung wird durch ein Ausbeulen des Muffenabschnittes 26 ermöglicht, wenn der Kolbenringabschnitt 27 sich auf den Flansch 11 zubewegt. Die Öffnung 31 wird durch diese Verformung freigelegt und damit der Kanal 30 geöffnet, so daß ein Fluidströmungskanal für das Ausströmen von unter Druck stehendem Fluid vom Zylinder 4 über die Öffnung 31 und durch den Kanal 30 hindurch gebildet wird. Das Fluid wird durch den Kanal 30 durch die Wirkung des Sekundärkolbens 18 ausgestoßen, welcher jetzt unter der Vorspannung der Feder 17 nach unten wandern kann, da der Fluiddruck vor dem Kolben sich absenkt. Der Weg des Sekundärkolbens 18 wird dadurch begrenzt, daß er zur Anlage am vorstehenden Abschnitt 15 des Kolbens 16 kommt, so daß das abgegebene Fluidvolumen durch die Abmessungen des Sekundärzylinders 5 und den Weg des Sekundärkolbens 18 bestimmt wird, den dieser während der Fluidabgabe zurücklegt.
Wenn der Stößel 9, nachdem dieser (typischerweise durch Fingerdruck) niedergedrückt wurde, freigegeben wird, bewegt sich dieser Stößel 9 unter der Wirkung der Feder 17 und unter Auflage des Sekundärkolbens 18 auf den Kolben 16 nach unten, bis der Flansch 11 sich an die Flachdichtung 32 anlegt und die Bewegung stoppt. Der Kolben 16 nimmt nun wieder seine Ruheposition ein, die in Fig. 1 dargestellt ist, und der Zylinder 4 füllt sich wieder mit Fluid, so daß die Pumpenanordnung erneut einsatzbereit ist.
Fig. 7 zeigt, wie die Pumpenanordnung 1 aus den Fig. 1 bis 6 ein Füllen des Behälters (nicht dargestellt) ermöglicht, nachdem dieser mit der Pumpenanordnung 1 zusammengebaut worden ist. Ein Füllaufsatz 50 ist an die Pumpenanordnung 1 angesetzt, die gegenüber den in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Positionen umgedreht worden ist, so daß sie sich am oberen Ende eines aufrecht stehenden Behälters befindet. Der Füllaufsatz 50 hat einen Dichtungsring 51, welche in einen Dichtkontakt mit dem Tassenkörper 3 gedrückt wird derart, daß er den Stößel 9 umgibt; er weist einen Füllkanal 52 auf, durch den hindurch das unter Druck stehende Fluid abgegeben wird. Das vom Füllaufsatz 50 abgegebene Fluid ist im allgemeinen ein Treibmaterial, welches ein den Behälter bereits teilweise anfüllendes Produkt unter Druck setzt. Alternativ dazu kann es in manchen Anwendungsfällen erwünscht sein, das Produkt selbst über den Füllaufsatz zu liefern; wenn das Produkt innerhalb des Behälters unter Druck gesetzt werden soll, dann kann das Druckgas in gesättigter Lösung im Produkt mitgeliefert werden.
Der Füllkanal 52 umgibt den Stößel 9 mit Spiel, so daß das Fluid um den Stößel herum in den Ringspalt 33 zwischen dem Stößel und dem Tassenkörper 3 einströmt. Die den Stößel 9 der Pumpenanordnung umgebende Flachdichtung 32 verformt sich unter dem aufgebrachten Druck ausreichend, um ein Einströmen des Fluides in den Zylinder 4 zu ermöglichen. Der Stößel 9 wird durch einen Betätigungsanschlag 53 niedergedrückt, welcher radial in den Füllkanal 52 hineinragt, so daß sich der Kolben 16 in eine teilweise niedergedrückte Position verstellt, wie sie weiter oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde; dadurch wird ein Fluidkanal vom Füllkanal 52 durch den Ringspalt 33 hindurch in das erste Ende 7 des Zylinders 4 und durch die Entlüftung 29 in den Behälter gebildet.
Nachdem ein vorgegebenes Fluidvolumen in den Behälter gedrückt wurde, läßt der Fluidüberdruck nach und die Flachdichtung 32 entspannt sich in ihre normale, in Fig. 1 dargestellte Stellung. Der Füllaufsatz 50 wird entfernt und der Kolben 16 kehrt unter der Wirkung der Feder 17 in seine Ruheposition zurück.
Eine andere Ausgestaltung einer Pumpenanordnung 60 ist in Fig. 8 dargestellt, wobei soweit wie möglich die der Pumpenanordnung 1 entsprechenenden Komponenten mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Die alternative Pumpenanordnung 60 ist zur Verwendung mit einem aufrecht stehenden (nicht dargestellten) Behälter geeignet und ist in Fig. 8 in ihrer nicht auf dem Kopf stehenden betriebsbereiten Position dargestellt.
In der Ruheposition des Kolbens 16 dichtet das Ventilelement 25 vollständig gegen den Zylinder 4 ab, so daß bei dieser Ruheposition wegen des aus dem Sekundärzylinder 5 vorstehenden Sekundärkolbens 18 der Zylinder nur an seinem zweiten Ende 24 offen ist.
Ein Rohrfortsatz 61 ist am abgewandten Ende des Sekundärzylinders 5 vorgesehen und ein (nicht dargestelltes) Tauchrohr ist in den Rohrfortsatz einsetzbar, so daß der Rohrfortsatz und das Tauchrohr zusammen eine Leitung bilden, die eine Verbindung zwischen dem Sekundärzylinder 5 und dem Boden des Behälters (nicht dargestellt) herstellt, welcher im Normalfall eine Flüssigkeit enthält, in die das Ende des Tauchrohres eintaucht. Der Pumpbetrieb der Pumpenanordnung 60 ist ähnlich dem der oben beschriebenen Pumpenanordnung 1 mit der Ausnahme, daß die Pumpenanordnung 60 nicht selbstfüllend ist. Bei Verwendung im Zusammenhang mit einem Behälter, in welchem eine Flüssigkeitsmenge diesen Behälter teilweise füllt und das verbleibende Volumen des Behälters mit einem Gas gefüllt ist, ist bei der Pumpenanordnung 60 zu Beginn sowohl der Zylinder 4 als auch der Sekundärzylinder 5 mit Gas gefüllt, wenn der Behälter aufrechtsteht. Ein Eindrücken des Kolbens 16 hat zur Folge, daß eine bestimmte Gasmenge aus dem Zylinder 4 ausgeschoben wird; bei Beendigung des Pumpenzyklus (d.h. wenn der Kolben in seine Ruheposition zurückkehrt) wird ein im Zylinder 4 gebildetes Teilvakuum dadurch wieder aufgehoben, daß Flüssigkeit durch das Tauchrohr und den Rohrfortsatz 61 angesaugt wird. Nach einer Reihe von Füllbetätigungen der Pumpe füllt sich der Zylinder 4 mit Flüssigkeit; darauffolgende Pumpenbetätigungen führen zur Abgabe des vorgegebenen Flüssigkeitsvolumen, wie gewünscht.
Diese alternative Pumpenanordnung ist insbesondere in Verbindung mit Behältern verwendbar, die zur Umgebung entlüftet sind, so daß sie notwendigerweise in aufrecht stehender Stellung eingesetzt werden müssen. Die Anordnung kann alternativ dazu auch in Verbindung mit unter Druck stehenden Behältern verwendet werden, bei denen das Druckgas beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Stickstoffdioxid oder ein Fluorkohlenstoff- bzw. ein Kohlenwasserstoffgas ist.
Eine andere Kolben- und Ventilelementanordnung ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt, bei der ein Kolben 70 einen ersten Teil 71 und einen zweiten Teil 72 umfaßt, die relativ zueinander verschiebbar sind; sie sind über ein Ventilelement 73 miteinander verbunden, so daß sie bei gleichzeitiger Verformung des Ventilelementes relativ gegeneinander verschoben werden können. Der erste Kolbenteil 71 umfaßt einen Stößel 9 ähnlich dem Stößel der Fig. 1 bis 8 insoweit, als er durch eine Flachdichtung 32 hindurch in den Zylinder 4 hineinragt und durch einen Flansch 11 gehalten wird. Der erste Kolbenteil 71 ist jedoch beim Flansch 11 abgeschnitten und hat eine ringförmige Rippe 74, die in den Zylinder 4 hineinragt, so daß er den Muffenabschnitt 26 des Ventilelementes 73 koaxial zum ersten Kolbenteil 71 aufnehmen kann.
Der zweite Kolbenteil 72 ist rohrförmig und in das Ventilelement 73 sowie den ersten Kolbenteil 71 einschachtelbar. Ein radial ausgerichteter Flansch 75 steht in der Mitte des zweiten Kolbenteils ab und liegt am Kolbenringabschnitt 27 des Ventilelementes 73 an. Ein vorderes Ende 76 des zweiten Kolbenteils 72 ragt in Richtung des Sekundärzylinders 5 und wird durch die Wirkung der Feder 17 in Anlage am Sekundärkolben 18 gehalten, so daß der erste Kolbenteil und der zweite Kolbenteil geneinander vorgespannt sind und das rohrförmige Ventilelement 73 zwischen diesen eingespannt ist. Diese Einspannung reicht nicht aus, das Ventilelement 73 zu verformen; dieses behält vielmehr seine Rohrform bei der Ruheposition des Kolbens 70 und während dessen anfänglichen Eindrückphasen bei.
Das vordere Ende 76 ist mit Zinnen versehen, so daß Lücken 81 zwischen dem zweiten Kolbenteil 76 und dem Sekundärkolben 18 gebildet werden, wenn diese aneinanderliegen; auf diese Weise steht das Innere des zweiten Kolbenteils 76 in Verbindung mit dem Zylinder 4.
Wenn der Kolben 70 hineingedrückt wird, wird diese Bewegung über das Ventilelement 73 auf den zweiten Kolbenteil 72 übertragen, so daß der Sekundärkolben 18 ebenfalls eingedrückt wird; diese Bewegung setzt sich fort, bis der Flansch 75 nach einer vorgegebenen Wegstrecke auf den Anschlag 77 trifft.
Ein weiteres Eindrücken des Kolbens 70 hat eine Verformung des Ventilelementes 73 zur Folge, so daß eine Öffnung 78 in der äußeren Zylinderfläche 80 des zweiten Kolbenteils 72 freigegeben wird; dabei wird ein Strömungskanal vom Zylinder 4 durch den zweiten Kolbenteil 72 und die Öffnung 78 in den Stößel 9 für das Fluid gebildet, welches aus diesem unter einem Druck abgegeben wird, der durch die Federwirkung auf den Sekundärkolben 18 erzeugt wird.
Eine weitere alternative Pumpenanordnung 90 ist in Fig. 11 dargestellt; sie zeigt eine modifizierte Version der Pumpenanordnung 1 der Fig. 1 bis 7. Komponenten, die denen der Pumpenanordnung 1 entsprechen, sind in Fig. 11 so weit wie möglich mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Hauptunterschiede liegen in der Form des Ventilelementes 91, welches einen koaxial auf dem Stößel 9 angeordneten Muffenabschnitt 92 und einen vom unteren Ende 95 des Muffenabschnittes radial abstehenden Kolbenringabschnitt 93 hat; das untere Ende ist dabei dem Sekundärkolben 18 abgewandt und der Flachdichtung 32 zugewandt. Ein Ringflansch 94 erstreckt sich vom oberen Ende 96 radial nach innen und steht in abdichtendem Kontakt mit der äußeren Zylinderoberfläche 36 des Stößels 9, wobei es die Öffnung 31 normalerweise verschließt.
Das Ventilelement 91 ist axial zwischen einem Vorsprung 97 des Stößels und einem Anschlag 14 des Zylinderelementes 13 angeordnet. Beim Eindrücken des Stößels 9 bewegt sich das Ventilelement mit dem Kolben 16, wobei der Kolbenringabschnitt 93 des Ventilelementes 91 in Gleitkontakt mit dem Zylinder 4 steht. Nachdem der Stößel 9 um einen vorgegebenen Betrag eingedrückt worden ist, stößt der Flansch 94 des Ventilelementes 91 an die Stege 23 an; ein weiteres Eindrücken verformt das Ventilelement 91 axial so, daß die Öffnung 31 freigegeben und die Pumpenanordnung 90 entleert wird. Diese Anordnung ist eine Verbesserung gegenüber der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Einrichtung in der Hinsicht, daß während des Eindrückens des Stößels 9 auf den Kolbenringabschnitt 93 wirkende Druck- und Reibungskräfte den Muffenabschnitt 92 nicht axial zusammendrücken, so daß das Ventilelement 91 nicht durch eine übermäßige Reibung oder einen übermäßigen Fluiddruck in der Kammer 4 unbeabsichtigt verformt werden kann, wie das beispielsweise geschehen könnte, wenn der Stößel 9 mit übermäßiger Heftigkeit niedergedrückt würde.
Eine weitere alternative Pumpenanordnung 190 ist in Fig. 12 dargestellt; diese zeigt eine modifizierte Version der Pumpenanordnung 90 in Figur 11. Komponenten, die denen der Pumpenanordnung 90 entsprechen, sind soweit wie möglich mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Pumpenanordnung 190 in Fig. 12 unterscheidet sich von der Pumpenanordnung 90 in der Fig. 11 insoweit, als die gewählten Abmessungen des Zylinders 4 und des Sekundärzylinders 5 so festgelegt wurden, daß deren jeweilige Durchmesser sich nur geringfügig voneinander unterscheiden. Ein ringförmiger Einsatz 200 wurde deshalb in den Zylinder 4 im Bereich der Verbindung zum Sekundärzylinder 5 eingesetz, um das Maß des radial einwärts gerichteten Vorsprunges zu vergrößern, gegen den das obere Ende 96 des Ventilelementes 91 anstößt.
Der ringförmige Einsatz 200 besteht aus einem starren Ring aus Kunststoffmaterial, welcher mit einem Preßsitz in den Zylinder 4 eingesetzt ist.
Der Sekundärkolben 118 in Fig. 12 hat einen hinteren Abschnitt 119 mit kreuzförmiger Querschnittsform, dessen Durchmesser kleiner als der des ringförmigen Kragens 22 ist und welcher innerhalb der Feder 17 angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung eines derartigen kreuzförmigen Querschnittes die Starrheit und die Formreproduzierbarkeit des geformten Sekundärkolbens 118 verbessert.
Jede der oben beschriebenen Pumpenanordnungen kann in Verbindung mit einer Zerstäuberdüse (nicht dargestellt) verwendet werden, die in bekannter Weise auf das äußere Ende des Stößels 9 paßt. Um eine ausreichende Zerstäubung auch in den Anwendungsfällen zu erhalten, bei denen eine derartige Düsen aufgesetzt wird, muß der Druck des abgegebenen Fluides auf den jeweils verwendeten speziellen Düsentyp abgestimmt werden. Der Druck des abgegebenen Produktes wird durch die Volumenänderung bestimmt, die in der Fluidvorratskammer mit variablem Volumen während der Abgabe auftritt, sowie durch den von der Feder 17 auf das darin enthaltene Fluid aufgebrachten Druck. Wenn eine Pumpenanordnung einmal auf die geforderten Abmessungen hin konstruiert ist, dann kann eine Feineinstellung des verwendeten Druckes durch den Pumpenbauer vorgenommen werden, indem die Feder 17 gegen andere Federn mit jeweils unterschiedlicher Federkraft ausgetauscht wird.
Pumpenanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um jeweils eine abgemessene Dosis eines Produktes beispielsweise für medizinische Anwendungen zu liefern; sie können in Verbindung mit unter Druck stehenden oder nicht unter Druck stehenden Behältern eingesetzt werden. Wenn gefordert wird, daß eine derartige Pumpenanordnung in Verbindung mit einem belüfteten Behälter verwendet wird, so daß dieser Behälter in aufrechtstehender Lage eingesetzt werden muß, dann ist es angebracht, die Pumpenanordnung des in Fig. 8 dargestellten und im Zusammenhang damit beschriebenen Typs einzusetzen, welcher nicht selbstfüllend ist. Für andere Anwendungen, bei denen der Behälter auch auf den Kopf gestellt werden kann, ist eine Pumpenanordnung des Selbstfüllenden Types geeignet, wie sie weiter oben in Verbindung mit den Fig. 1 bis 7 beschrieben wurde.

Claims

1. Pumpenanordnung (1) für eine Zerstäuberkolbenpumpe mit einem verschiebbar in einem Zylinder (4) angeordneten Kolben (16), einer Fluidvorratskammer (5) mit variablem Volumen, die mit dem Zylinder auf einer Seite des Kolbens in Verbindung steht, einer Einrichtung (18) zum Variieren des Volumens der Kammer, elastischen Mitteln (17) zum Vorspannen der Variiereinrichtung in Richtung einer Position, die dem kleinsten Volumen der Kammer entspricht, einem Fluidströmungskanal (30, 31) über den Kolben hinweg, einem elastischen Ventilelement (25), welches normalerweise den Strömungskanal verschließt und mit einer Verformungseinrichtung (23) zum Verformen des Ventilelementes derart, daß der Strömungskanal nur nach einer relativen Verschiebung gegenüber dem Zylinder um einen vorgegebenen Betrag größer als Null geöffnet wird, wobei der Kolben eine zylindrische Oberfläche (36) hat, in der eine Öffnung (31) des Strömungskanals ausgebildet ist und wobei das elastische Ventilelement einen Muffenabschnitt (26) hat, welcher die Zylinderfläche überdeckt und normalerweise die Öffnung verschließt, wobei ferner der Muffenabschnitt (26) durch die Verformungseinrichtung so axial zusammendrückbar ist, daß die Öffnung wenigstens teilweise freigegeben und dadurch der Strömungskanal geöffnet wird, und wobei das elastische Ventilelement (25) koaxial auf dem Kolben angeordnet und mit diesem verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Ventilelement ferner einen Kolbenringabschnitt (27) mit einem gegenüber dem Muffenabschnitt größeren Radius hat, welcher eine vollständige Umfangsabdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder über wenigstens einen Teil des Kolbenhubes bildet.

2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenringabschnitt (27) an einem oder in der Nähe eines ersten axialen Endes des Muffenabschnittes angeordnet ist, wobei das Ventilelement so ausgerichtet ist, daß ein zweites axiales Ende des Muffenabschnittes dem ersten Ende während des Verdichtungshubes des Kolbens in den Zylinder vorauseilt.

3. Pumpenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zylinder ein erstes Ende (7) in dem Bereich hat, in dem der Kolben zwischen den Betätigungsphasen der Pumpenanordnung seine Ruheposition einnimmt, und ein zweites Ende (24) in dem Bereich, in dem der Kolben seine Stellung größten Hubes während des Betriebes der Pumpenanordnung hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder am ersten Ende und am zweiten Ende für eine Füllung mit dem Fluid offen ist, während der Kolben seine Ruheposition einnimmt.

4. Pumpenanordnung Anspruch 3 in Verbindung mit Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder an dem ersten Ende einen Bypass-Kanal (28) hat, welcher einen die vom Kolbenringabschnitt des Ventilelementes gebildete Dichtung umgehenden Kanal darstellt, wenn der Kolben seine Ruheposition einnimmt, wodurch der Zylinder in diesem Fall an seinem ersten Ende geöffnet ist.

5. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenringabschnitt eine Dichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder über den ganzen Kolbenhub bildet, wobei bei der Ruheposition des Kolbens am ersten Ende des Zylinders zwischen Betriebsphasen der Pumpenanordnung der Zylinder an seinem zweiten Ende zum Zwecke einer Füllung mit Fluid offen ist.

6. Pumpenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungseinrichtung Anschläge umfaßt, die vom Zylinder nach innen stehen und am Ventilelement zur Anlage kommen, wenn der Kolben sich um den vorgegebenen Betrag verschoben hat derart, daß eine weitere Kolbenbewegung das Ventilelement verformt.

7. Pumpenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge durch einen ringförmigen Einsatz (200) gebildet sind, welcher so im Zylinder angeordnet ist, daß er einen radial nach innen gerichteten Vorsprung für die Anlage am Ventilelement bildet.

8. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen langgestreckten Rumpfabschnitt (71) mit einem in den Zylinder hineinragenden Vorderende umfaßt sowie einen vorstehenden Abschnitt (72), welcher mit jenem an dessen Vorderende koaxial über das Ventilelement (73) so verbunden ist, daß er relativ zum Rumpfabschnitt unter Verformung des Ventilelementes längsverschiebbar ist, wobei der Zylinder an seinem zweiten Ende einen Anschlag (77) aufweist, welcher zur Anlage mit dem vorstehenden Abschnitt bringbar ist, wenn der Kolben sich gegenüber dem Zylinder um den vorgegebenen Betrag verschoben hat, wobei der Anschlag und der vorspringende Abschnitt zusammen die Verformungseinrichtung für das Ventilelement bilden.

9. Pumpenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpfabschnitt rohrförmig ist und daß der vorstehende Abschnitt rohrförmig ist und ein geschlossenes Ende hat, welches dem Rumpfabschnitt zugewandt und in diesen einschachtelbar ist, wobei der vorstehende Abschnitt einen radial ausgerichteten Kanal (78) mit einer Mündung in der äußeren Zylinderfläche hat, die normalerweise durch das Ventilelement verschlossen ist und durch die Betätigung der Verformungseinrichtung zum Verformen des Ventilelementes geöffnet wird, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß dann, wenn diese Öffnung offen ist, der vorstehende Abschnitt, der Kanal und der Rumpfabschnitt einen offenen Strömungskanal über den Kolben hinweg bilden und daß dann, wenn diese Öffnung geschlossen ist, der Strömungskanal durch das Ventilelement verschlossen ist.

10. Pumpenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, für die Verwendung mit einem unter Druck stehenden Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (32) zum Einlassen eines unter Druck stehenden Fluides durch die Pumpenanordnung in den Behälter umfaßt.

11. Pumpenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einlassen des Fluides eine verformbare Flachdichtung (32) umfaßt, die normalerweise in einem abdichtenden Umfangskontakt mit dem Stöbel der Pumpenanordnung ist und die unter von außen aufgebrachtem Fluiddruck so verformbar ist, daß sie Fluid in den Zylinder der Pumpenanordnung einläßt, und daß eine Entlüftung (29) für die Pumpenanordnung vorgesehen ist, die eine Verbindung zwischen dem Zylinder und dem Behälter herstellt, über die das Fluid in diesen eingelassen wird.

12. Unter Druck stehender Abgabebehälter, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Pumpenanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.

13. Abgabebehälter mit einer Pumpenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zur Umgebung hin belüftet ist.