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Die
Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für wenigstens ein Medium, mit
einem Mediumspeicher sowie mit einer mit dem Mediumspeicher verbundenen
Pumpeinrichtung, wobei der Mediumspeicher oder die Pumpeinrichtung
ein durch Federkraft in Schließstellung
gehaltenes Belüftungsventil
aufweisen.
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Unter
einem federkraftbelasteten Belüftungsventil
ist sowohl ein durch elastische Deformationseigenschaften bewegliches
und rückstellbares Belüftungsventil
zu verstehen, das mindestens abschnittsweise aus einem Elastomermaterial
besteht, als auch ein durch eine externe Federanordnung aufgebrauchte
Federkraft. Eine derartige Dosiervorrichtung wird für die Dosierung
von flüssigen,
gelartigen, pulverförmigen
Medien oder Kombinationen davon benutzt. Die Medien können insbesondere
für pharmazeutische
oder kosmetische Anwendungen vorgesehen sein. Die Dosiervorrichtung
ermöglicht
den Austrag einer vorgebbaren Mediummenge, wobei für pharmazeutische
Anwendungen eine exakte Dosierung des Mediums notwendig sein kann.
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In
der
DE 44 38 364 A1 wird
eine Dosiervorrichtung beschrieben, bei der ein Mediumspeicher durch
eine als Schubkolbenpumpe ausgeführte Pumpeinrichtung
verschlossen ist. Die Pumpeinrichtung weist einen Befüllkanal
auf, der auch als Belüftungskanal
für den
Mediumspeicher geeignet ist. Um ein Einströmen von Umgebungsluft in den
Mediumspeicher, beispielsweise zum Druckausgleich nach einem durch
die Pumpeinrichtung bewirkten Mediumaustrag zu ermöglichen,
ist ein als ringförmige
Dichtung ausgeführtes
Belüftungsventil
vorgesehen. Diese Dichtung umgibt die Pumpeinrichtung zumindest teilweise
elastisch und verschließt
somit den Belüftungskanal
zwischen dem Mediumspeicher und der Umgebung. Bei Auftreten einer
Druckdifferenz zwischen Mediumspeicher und Umgebung, beispielsweise
bei einem Unterdruck im Mediumspeicher ermöglicht die Dichtung ein Einströmen von
Umgebungsluft in den Mediumspeicher durch eine elastische Deformation.
Sobald die Druckdifferenz ein durch die elastischen Eigenschaften
der Dichtung bestimmtes Druckniveau unterschreitet, schließt die Dichtung
den Belüftungskanal
und verhindert somit ein weiteres Einströmen von Umgebungsluft. Dieser Vorgang
findet immer dann statt, wenn eine Druckdifferenz vorliegt, die
eine elastische Deformation der Dichtung bewirken kann. Dies kann
auch unabhängig von
einer Betätigung
der Dosiervorrichtung der Fall sein.
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Insbesondere
für pharmazeutische
Medien ist neben der Dosierung einer exakten Mediummenge auch von
Bedeutung, welche Wirkstoffmenge mit der entsprechenden Mediummenge
dosiert wird. Bei bekannten Dosiervorrichtungen kann es zu einer schleichenden
Veränderung
der Wirkstoffkonzentration, insbesondere durch das Abströmen leicht
flüchtiger,
verdunsteter Mediumbestandteile aus dem Mediumspeicher durch den
Belüftungskanal
kommen. Damit kann bei Zugrundelegung einer konstanten Dosierung
der Mediummenge eine Änderung
der dosierten Wirkstoffmenge eintreten. Eine derartige Veränderung
der dosierten Wirkstoffmenge ist bei pharmazeutischen Medien jedoch
unerwünscht.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Dosiervorrichtung
zu schaffen, die über
einen langen Zeitraum eine Veränderung
einer Wirkstoffkonzentration eines im Mediumspeicher bevorrateten
Mediums verhindert.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung der eingangs genannten
Art gelöst,
bei der dem Belüftungsventil
ein Steuerglied derart zugeordnet ist, dass das Steuerglied das
Belüftungsventil
bei einer Pumpbewegung der Pumpeinrichtung öffnet. Dadurch wird das Belüftungsventil
regelmäßig nur dann
geöffnet,
wenn auch eine Betätigung
der Pumpeinrichtung erfolgt. Damit kann verhindert werden, dass
ein unkontrollierter Gausaustausch zwischen dem im Mediumspeicher
eingeschlossenen Volumen und der Umgebung stattfindet. Ein unkontrollierter Gasaustausch,
der bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Dosiervorrichtung
durch thermische Ausdehnung oder Schrumpfung des im Mediumspeicher
eingeschlossenen Volumens und die damit einhergehende Druckdifferenz
stattfindet, führt gegebenenfalls
zu dem unerwünschten
Abströmen der
leicht flüchtigen,
verdunsteten Mediumbestandteile. Durch eine Ansteuerung des Belüftungsventils mittels
des Steuerglieds, insbesondere durch eine mechanische Einwirkung
des Steuerglieds auf das Belüftungsventil
wird erreicht, dass das Belüftungsventil
eine vom Stand der Technik abweichende Charakteristik aufweisen
kann. Bei bekannten Belüftungsventilen
muss ein Ansprechen auf eine relativ geringe Druckdifferenz gewährleistet
werden. Diese Druckdifferenz wird in erster Linie durch den Austrag einer
geringen Mediummenge aus dem Mediumspeicher hervorgerufen und erfordert
ein empfindliches Ansprechverhalten des Belüftungsventils, damit die Belüftung des
Mediumspeichers und die Dosiergenauigkeit eines neuerlichen Dosiervorgangs
gewährleistet
ist. Bei dem von dem Steuerglied angesteuerten Belüftungsventil
hingegen kann eine Ventilcharakteristik so gewählt werden, dass das Belüftungsventil
ohne die Einwirkung des Steuerglieds nicht oder nur bei sehr großen Druckdifferenzen
anspricht, da die Ansteue rung des Belüftungsventils bei einem Dosiervorgang
durch das Steuerglied sichergestellt ist. Damit kann verhindert
werden, dass bereits bei geringen Druckdifferenzen ein Abströmen von
leicht flüchtigen
Mediumbestandteilen aus dem Mediumspeicher erfolgt, so dass eine
Konzentration von Wirkstoffen im Medium über einen langen Zeitraum konstant
bleibt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung sind das Belüftungsventil und das Steuerglied
mit zueinander korrespondierenden Steuerflächen versehen, die für einen Öffnungsvorgang
des Belüftungsventils
miteinander in Berührung
bringbar sind. Ein Öffnungsvorgang
des Belüftungsventils
wird durch eine Zwangsansteuerung bewirkt, bei der eine Steuerfläche des
Steuerglieds in Wechselwirkung mit einer Steuerfläche des
Belüftungsventils
tritt und somit formschlüssig
und/oder kraftschlüssig
eine Auslenkung des Belüftungsventils
aus einer Schließposition in
eine Öffnungsposition
hervorruft. Die für
eine Betätigung
des Belüftungsventils
notwendige Betätigungskraft
wird vom Steuerglied über
die Steuerflächen
auf das Belüftungsventil
eingeleitet, so dass eine Charakteristik des Belüftungsventils auf die von einem
Bediener auf das Steuerglied eingeleiteten Betätigungskräfte angepasst werden kann.
Da die Betätigungskräfte um ein
vielfaches höher
als die Druckkräfte
sein können,
welche durch die Druckdifferenz nach Dosierung einer Mediummenge
im Mediumspeicher auftreten, kann das Öffnungsverhalten des Belüftungsventils
auf ein gegenüber
bekannten Belüftungsventilen
deutlich höheres
Druckniveau ausgelegt werden. Damit kann ein unerwünschtes Entweichen
von leicht flüchtigen
Mediumbestandteilen aus dem Mediumspeicher bei geringen Druckdifferenzen,
wie es bei bekannten Belüftungsventilen auftreten
kann, wirkungsvoll unterbunden werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerglied an einem
relativ zu dem Belüftungsventil
hubbeweglichen Betätigungsteil
der Pumpeinrichtung angeordnet, wobei das Belüftungsventil in unbelastetem
Zu stand der Pumpeinrichtung in einem – auf eine Pumpachse bezogen – axialen
Abstand zu dem Steuerglied angeordnet ist, der geringer ist als ein
Betätigungshub
des Betätigungsteiles.
Dadurch wird ein einfacher Aufbau der Pumpeinrichtung und des daran
vorgesehenen Steuergliedes ermöglicht. Das
Steuerglied ist an dem hubbeweglichen Betätigungsteil der Pumpeinrichtung
angeordnet, welches für
eine Betätigung
der Pumpeinrichtung vorgesehen ist. Eine Krafteinleitung durch einen
Benutzer in die Pumpeinrichtung findet über das Betätigungsteil statt, so dass
die vom Benutzer eingebrachte Kraft auch direkt auf das Steuerglied übertragen
werden kann. Ein durch die Krafteinleitung ausgeführter Betätigungshub
der Pumpeinrichtung bewirkt neben der Dosierung des Mediums auch
eine Annäherung
und den mechanischen Kontakt der Steuerflächen von Steuerglied und Belüftungsventil,
so dass mit der Durchführung
des Betätigungshubes
auch eine Ansteuerung des Belüftungsventils
erreicht wird. Um dies sicherzustellen, ist der Abstand zwischen
dem Steuerglied und dem Belüftungsventil
in einer unbelasteten Ruheposition des Betätigungsteils in einer Achsrichtung
der Pumpeinrichtung geringer gewählt als
der Betätigungshub.
Sobald also ein vollständiger Betätigungshub
des Betätigungsteils
durchgeführt wird,
ist zwangsläufig
auch sichergestellt, dass das Steuerglied in Wechselwirkung mit
dem Belüftungsventil
tritt und ein Öffnen
des Belüftungsventils
bewirkt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Belüftungsventil als Schlauchmanschette
ausgebildet, die koaxial zu der Pumpachse einen rotationssymmetrischen
Pumpenabschnitt umschließt.
Dies ermöglicht
einen besonders einfachen Aufbau und eine vorteilhafte Funktionssicherheit
des Belüftungsventils.
Ein rotationssymmetrischer Pumpenabschnitt kann durch ein kostengünstiges
Fertigungsverfahren wie den Kunststoffspritzguss mit hoher Präzision hergestellt
werden. Dabei stellt der Pumpenabschnitt insbesondere eine Außenkontur
eines Funktionsteils der Pumpeinrichtung dar. Eine Schlauchmanschette, die
zur Si cherstellung der Ventilfunktion aus einem elastischen Material,
insbesondere einem Elastomer wie Silikon, Gummi, Polyethylen oder
thermoplastischem Elastomer hergestellt werden kann, ist im Hinblick
auf einen in der Schlauchmanschette auftretenden Kraftfluss besonders
vorteilhaft. Dies gilt sowohl für
den Kraftfluss, der zur Erzeugung der elastischen Vorspannung im
Ruhezustand erforderlich ist, als auch für den Kraftfluss, der bei Auslenkung
der Schlauchmanschette bei Öffnung
des Belüftungsventils
auftritt. In beiden Fällen
treten in der bevorzugt als rotationssymmetrisches Bauteil ausgeführten Schlauchmanschette
im wesentlichen nur Kräfte in
Umfangsrichtung auf, die durch die schlauchartige Kontur besonders
vorteilhaft abgeleitet werden können
und somit eine präzise
Funktion und eine lange Lebensdauer der Schlauchmanschette sicherstellen. Ein
Ventilsitz, der die Dichtfläche
zwischen der Schlauchmanschette und dem Pumpenabschnitt darstellt,
kann bei einem derartigen Aufbau des Belüftungsventils als Pumpenabschnittsfläche ausgeführt sein.
Bedingt durch die Flexibilität
der Schlauchmanschette ist ein Toleranzausgleich in weiten Grenzen sichergestellt,
so dass die Funktion des Belüftungsventils
auch bei Schwankungen der Fertigungsgenauigkeiten von Schlauchmanschette
und Pumpenabschnitt sichergestellt ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Belüftungsventil axial nachgiebig
zwischen einer Ventilöffnungs-
und einer Ventilschließstellung
angeordnet, und das Steuerglied überführt das
Belüftungsventil
axial in die Ventilöffnungsstellung.
Die axiale Nachgiebigkeit des Belüftungsventils kann durch eine
vollständige
axiale Verlagerung des Belüftungsventils
oder lediglich durch eine elastische Deformation wenigstens eines
Teilbereiches des Belüftungsventils
erfolgen. Eine Axialbewegung des Steuergliedes, insbesondere durch
eine Pumpbewegung, führt
zu dem gewünschten
Ventilöffnungsvorgang.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Belüftungsventil axial elastisch
deformierbar ausgeführt,
und das Belüftungsventil
ist aus der Ventilöffnungsstellung
in die Ventilschließstellung
durch seine elastischen Rückstelleigenschaften
zurückführbar. Das
Steuerglied übt
bei seiner Axialbewegung auf das Belüftungsventil oder auf einen
Teilabschnitt des Belüftungsventils
eine axiale Deformation oder Kompression aus, bis das Belüftungsventil
soweit axial verlagert ist, dass ein entsprechender Belüftungsweg
freigegeben wird. Bei einer entsprechenden Rückhubbewegung und einer daraus
erfolgenden Entfernung des Steuergliedes stellt sich das Belüftungsventil
wieder in seine Ausgangslage und damit in seine Ventilschließstellung
zurück.
Diese Rückstellung
erfolgt durch die elastischen Materialeigenschaften des Belüftungsventils
bzw. eines entsprechenden Teilabschnittes des Belüftungsventils.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Steuerflächen derart
geneigt zu der Pumpachse ausgerichtet, dass bei einer Pumpbewegung
eine Radialbewegungskomponente von der Pumpachse weg nach außen auf
die Schlauchmanschette ausgeübt
wird. Dadurch kann in besonders einfacher Weise ein Öffnen des
Belüftungsventils
herbeigeführt
werden. Durch die Neigung der Steuerflächen gegenüber der Pumpenachse tritt eine
Keilwirkung ein, die zu einer Verdrängung der Schlauchmanschette
nach außen
führt.
Damit wird die Schlauchmanschette von dem zylindrischen Pumpenabschnitt
abgehoben und gibt zumindest einen Durchtrittskanal frei, durch
den Umgebungsluft in den Mediumbehälter strömen kann. Die Keilwirkung tritt
insbesondere dann besonders vorteilhaft ein, wenn die Steuerflächen einen spitzen
Winkel gegenüber
der Pumpachse einnehmen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Steuerflächen durch
einander zugewandte Keilringflächen
am Betätigungsteil
der Pumpeinrichtung einerseits und an der Schlauchmanschette andererseits
gebildet. Damit kann eine gleichmäßige Kraftübertragung vom Steuerglied auf
die Schlauchmanschette sichergestellt werden, da die Keilringflächen zu
einer Wechselwirkung zwischen Steuerglied und Schlauchmanschette über deren
jeweiligen Gesamtumfang führen.
Dadurch ist eine schonende Deformation der Schlauchmanschette und
somit eine zuverlässige
Betätigung
des Belüftungsventils
sichergestellt. Die Keilringflächen
der Schlauchmanschette und des Steuerglieds können im Hinblick auf einen Keilwinkel
gegenüber
der Pumpenachse gleich oder auch abweichend voneinander gestaltet
sein, wobei sich die Keilringflächen
vorzugsweise jeweils mit ihrer Schmalseite gegenüberstehen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Steuerglied oder dem
Belüftungsventil
ein Zeitsteuerglied zum verzögerten Öffnen oder
Schließen des
Belüftungsventils
zugeordnet. Dadurch kann in vorteilhafter Weise Einfluss auf einen Öffnungszeitpunkt
und eine Öffnungsdauer
des Belüftungsventils genommen
werden. Ein Zeitsteuerglied kann insbesondere durch eine relativbewegliche
Anbringung des Steuerglieds an dem Betätigungsteil verwirklicht werden.
Dabei ist eine Kraftübertragung
zwischen Betätigungsteil
und Steuerglied beispielsweise über eine
Dämpfungseinrichtung
vorgesehen. Damit kann bewirkt werden, dass das Steuerglied einer
Bewegung des Betätigungsteils
zur Betätigung
der Pumpeinrichtung erst mit Verzögerung folgt, wodurch eine Ansteuerung
des Belüftungsventils
später
als bei einer starren Kopplung zwischen Betätigungsteil und Steuerglied
erfolgt. Das Zeitverzögerungsglied
kann auch so ausgebildet werden, dass ergänzend oder alternativ eine
Rückhubbewegung
des Betätigungsteils
nach Ausführung
des Pumpenhubs erst mit einer Verzögerung auf das Steuerglied übertragen
wird, so dass das Belüftungsventil
zeitweilig noch geöffnet
ist, obwohl sich das Betätigungsteil
bereits in Richtung seiner Ruhestellung zurückbewegt hat. Durch den veränderten Öffnungszeitpunkt
und die veränderte Öffnungsdauer
kann insbesondere ein besonders gleichmäßiges Einströmen von
Umgebungsgas in den Mediumbehälter
erzielt werden. Dies erlaubt beispielsweise den Einsatz einer Filtereinrichtung,
die als Keimsperre für den
Mediumbehälter
vorgesehen ist. Eine derartige Filtereinrichtung ermöglicht gegebenenfalls
nur einen begrenzten Volumenstrom für die Umgebungsluft, der ohne
Einflussnahme auf die Öffnungsdauer
des Belüftungsventils
nicht ausreichend wäre,
um einen vollständigen
Druckausgleich durch Nachströmen
von Umgebungsluft durch die Filtereinrichtung in den Mediumspeicher
herbeizuführen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist. Dabei
zeigt:
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1 in
ebener Schnittdarstellung eine Dosiervorrichtung mit einem Steuerglied
und einem Belüftungsventil,
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2 in
ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung der Dosiervorrichtung
gemäß 1,
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3 eine
weitere Ausführungsform
einer Dosiervorrichtung in einem vergrößerten Ausschnitt, und
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4 die
Ausführung
nach 3 mit geöffnetem
Belüftungsventil.
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Die
in der 1 dargestellte Dosiervorrichtung 1 weist
eine Pumpeinrichtung 2 sowie einen nicht dargestellten
Mediumspeicher auf. Der Mediumspeicher, der insbesondere als Behälter aus Kunststoff
oder Glas hergestellt sein kann, ist an einer Schnittstelle 3 der
Pumpeinrichtung 2 anbringbar. Für eine sichere Verbindung zwischen
Mediumspeicher und Pumpeinrichtung 2 ist an der Schnittstelle 3 eine
Aufnahmehülse 4 vorgesehen,
die über
ein Innengewinde 5 und eine Flachdichtung 6 eine
formschlüssige
und dichte Anbringung eines korrespondierend geformten Halsabschnittes
des Mediumspeichers erlaubt. Die Aufnahmehülse 4 ist einstückig mit einer
rotationssymmetrisch ausgeführten
Führungshülse 7 ausgeführt, in
der ein Unterteil 8 einer Kolbenpumpe 9 aufgenommen
ist. Ein als Nasenadapter ausgeführtes
Oberteil 10 der Kolbenpumpe 9 ist relativbeweglich
zum Unterteil 8 in der Führungshülse 7 aufgenommen.
Dem Oberteil 10 ist eine Handhabe 11, eine Kolbengruppe 12 und
ein Ventilkörper 13 zugeordnet.
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Das
Unterteil 8 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt und
weist eine Aussenhülse 14 auf,
die über
einen umlaufenden Radialsteg 15 mit einem Pumpenabschnitt 16 verbunden
ist. An einer der Schnittstelle 3 zugewandten Stirnseite
des Pumpenabschnittes 16 ist ein ringförmiger Halteabschnitt 17 vorgesehen,
der stirnseitig eine Keilgeometrie 18 aufweist. Der Halteabschnitt 17 ist
für eine
formschlüssige
Aufnahme der Flachdichtung 6 vorgesehen, die an der Stirnseite
des Pumpenabschnittes 16 flächig anliegt. Dabei hält die Keilgeometrie 18 die Flachdichtung 6 in
der vorgesehenen Position, auch wenn kein Mediumspeicher angebracht
ist. In der Stirnseite des Pumpenabschnittes 16 ist eine
zentrisch angeordnete Durchtrittsbohrung 19 vorgesehen,
die für
die Aufnahme eines nicht dargestellten, in den Mediumspeicher ragenden
Steigrohres vorgesehen ist. Weiterhin ist in der Stirnseite des
Pumpenabschnitts 16 eine exzentrisch angeordnete Belüftungsbohrung 20 eingebracht,
die eine Aufnahme einer Filtereinrichtung 21 ermöglicht und
für eine
kommunizierende Verbindung zwischen dem Mediumbehälter und
einer Umgebung der Pumpeinrichtung 1 vorgesehen ist. Die
Filtereinrichtung 21 besteht im wesentlichen aus einer
rotationssymmetrischen Filterhülse 22,
die eine durchgehende Bohrung aufweist, und einer Filtermembran 23,
die derart in der Filterhülse 22 aufgenommen
ist, dass sie die durchgehende Bohrung verschließt. Die Filtermembran 23 ist
aus einem gasdurchlässigen
und flüssigkeitssperrenden
Material hergestellt und ermöglicht
damit die Rückhaltung
von Keimen an einer dem Mediumspeicher abgewandten Oberfläche sowie
ein Austreten von Flüssigkeit
und/oder pulverförmigen
Mediumbestanteilen aus dem Mediumspeicher.
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Die
Belüftungsbohrung 20 mündet tangential an
einer Aussenfläche
des Pumpenabschnitts 16 oberhalb einer Ringschulter 24 in
einen Zwischenraum 47, der kommunizierend mit der Umgebung
in Verbindung steht. Die Belüftungsbohrung 20 wird durch
eine auf der Ringschulter 24 aufliegende und elastisch
an die Aussenfläche
des Pumpenabschnitts angelegte Schlauchmanschette 25 verschlossen.
Die Schlauchmanschette 25 ist rotationssymmetrisch ausgeführt, aus
einem elastischen Material, beispielsweise einem Elastomer wie Silikon
oder Polyethylen hergestellt und weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt
auf. Dabei ist ein kürzerer Schenkel
des L-förmigen
Querschnitts radial angeordnet und liegt mit seiner Innenseite an
der zylindrischen Außenseite
des Pumpenabschnittes 16 an, während eine dem Mediumspeicher
zugewandte Stirnseite des kürzeren
Schenkels flächig
an der Ringschulter 24 anliegt. An einer Innenseite des
längeren
Schenkels des L-förmigen
Querschnitts ist eine radial nach innen zur Außenseite des Pumpenabschnittes 16 gerichtete
Dichtlippe 26 vorgesehen, die auch an der Außenseite
des Pumpenabschnitts 16 anliegt. Die Dichtlippe 26 weist
eine geringe Auflagefläche
gegenüber
dem Pumpenabschnitt auf, so dass bereits bei einer geringen Auflagekraft,
die durch die elastische Deformation der Schlauchmanschette 25 hervorgerufen
wird, eine hohe Flächenpressung
an der Innenfläche
der Dichtlippe 26 vorliegt. Damit kann eine besonders vorteilhafte
Dichtwirkung der Schlauchmanschette 25 für die Belüftungsbohrung 20 erzielt
werden. Um eine vorteilhafte Dichtwirkung der Schlauchmanschette 25 zu
ermöglichen,
weist der Pumpenabschnitt 16 ungefähr auf der halben Höhe der Schlauchmanschette 25 einen Durchmessersprung 27 auf.
Durch den Durchmessersprung 27 wird sichergestellt, dass
lediglich die Dichtlippe 26 auf der Außenseite des Pumpenabschnitts 16 aufliegt
und die gewünschte
Dichtwirkung entfalten kann, während
der übrige
längere
Schenkel des L-förmigen
Quer schnitt freigestellt ist. An einer dem Mediumspeicher abgewandten
Stirnseite der Schlauchmanschette 25 ist eine konische,
als Keilringfläche
ausgeführte,
umlaufende Steuerfläche 28 vorgesehen,
wobei ein Keilwinkel der Steuerfläche 28 gegenüber einer
Pumpenachse 29 als spitzer Winkel ausgeführt ist.
Die Schlauchmanschette 25 bildet mit dem Pumpenabschnitt 16 und
der darin vorgesehenen Belüftungsbohrung 20 das
Belüftungsventil 44 der
Dosiervorrichtung 1.
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Der
Pumpenabschnitt 16 ist in einem dem Mediumspeicher abgewandten
Bereich als Doppelhülse
ausgeführt.
Dabei begrenzen eine Innenwand einer Außenhülse 30 und eine Außenwand
einer Innenhülse 31 eine
Ringkammer 32, die als Zylinder für die Kolbenpumpe 9 dient.
Dabei überragt
die Außenhülse 30 die
Innenhülse 31.
Die Innenhülse 31 bildet den
oberen, dem Mediumspeicher abgewandten Abschnitt der Durchtrittsbohrung 19 und
weist im Bereich der Stirnseite eine konische Ausformung auf.
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Die
Kolbengruppe 12 ist im wesentlichen als einstückiges,
rotationssymmetrisches Bauteil ausgeführt und weist eine Kolbenhülse 33 und
einen konzentrisch zur Kolbenhülse 33 angeordneten
Kolbenstempel 34 auf. Der Kolbenstempel 34 ist
stirnseitig mit einer konischen Vertiefung versehen, die eine Vergrößerung der
Elastizität
in diesem Bereich bewirkt und eine vorteilhafte Anpassung an den
Durchmesser der Durchtrittsbohrung 19 erlaubt. Die Kolbenhülse 33 und
der Kolbenstempel 34 begrenzen einen im wesentlichen ringförmigen Kolbenraum 35, der
korrespondierend zu der Ringkammer 32 geformt ist. In einer
Ausgangsstellung, wie sie in der 1 dargestellt
ist, ragt die Kolbenhülse 33 in
die Außenhülse 30 hinein,
während
der Kolbenstempel 34 zumindest annähernd bündig mit einer Oberkante der Innenhülse 31 abschließt, diese
jedoch nicht berührt, so
dass die Durchtrittsbohrung 19 in der Ausgangsposition
nicht verschlossen ist und eine Verbindung mit dem nicht dargestellten
Steigrohr und damit mit dem Mediumspeicher ermög licht. Am Boden des Kolbenraums 35 ist
exzentrisch zur Pumpenachse 29 eine Austrittsbohrung 36 vorgesehen,
die in einer radial verlaufenden Querbohrung 37 mündet. Die Querbohrung 37 stellt
eine Verbindung zu einem Ringspalt 38 her, der zwischen
der Kolbengruppe 12, dem Ventilkörper 13 und dem Oberteil 10 gebildet wird
und der in einer Düsenöffnung 39 mündet, die
in das Oberteil 10 eingebracht ist und kommunizierend mit
der Umgebung ausgebildet ist. In der Ausgangsstellung der 1 wird
die Düsenöffnung 39 durch den
mit einer Druckfeder 46 vorgespannten Ventilkörper 13 geschlossen
gehalten.
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Zwischen
dem Oberteil 10 und dem Unterteil 8 ist eine als
Druckfeder ausgeführte
Wendelfeder 40 vorgesehen, die das Oberteil 10 in
der Ausgangslage hält.
Die Wendelfeder 40 stützt
sich über
den kürzeren
Schenkel der L-förmigen
Schlauchmanschette 25 an der umlaufenden Ringschulter 24 des
Unterteils 8 sowie an ihrem anderen Ende an einer Zwischenhülse 41 ab,
die formschlüssig
in dem Oberteil 10 aufgenommen ist. Die Zwischenhülse 41 weist
einen im wesentlichen hohlzylindrischen Querschnitt auf und ist
mit einem radial nach außen
gerichteten, umlaufenden Stützbund 42 versehen,
der eine formschlüssige
Abstützung
an einer Ringschulter des Oberteils 10 ermöglicht.
An einer dem Oberteil 10 abgewandten Stirnseite der Zwischenhülse 41 ist
eine mit einer konischen Verjüngung
in spitzem Winkel gegenüber der
Pumpenachse 29 ausgeführte
Keilringfläche
vorgesehen, die als korrespondierende Steuerfläche 43 zur Steuerfläche 28 ausgebildet
ist. Die Zwischenhülse 41 stellt
das Steuerglied der Pumpeinrichtung dar, das an dem als Betätigungsteil
ausgeführten
Oberteil 10 angebracht ist.
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Wie
in der 1 dargestellt, wird eine Relativbeweglichkeit
des Oberteils 10 gegenüber
dem Unterteil 8 in der Ausgangsstellung durch eine Wegbegrenzung
erreicht, für
die an dem Oberteil ein umlaufender, radial nach außen gerichteter
Ringbund 43 vorgesehen ist, der in der Ausgangslage in
einer formschlüssigen
Wirkverbindung mit einem radial nach innen gerichteten Bund der
Führungshülse 7 steht
und ein Herausgleiten des Oberteils 10 aus dem Unterteil 8 verhindert.
Die bei einem Pumpenhub in die Ringkammer 32 einfahrende
Kolbenhülse 33 begrenzt
die Relativbeweglichkeit bei der Betätigung der Dosiervorrichtung.
Der Pumpenhub ergibt sich gemäß 1 zu
L1. Demgegenüber
beträgt
der Abstand der Steuerfläche 28 der
Schlauchmanschette 25 gegenüber der Steuerfläche 43 der
Zwischenhülse
L2. Die Strecke L1 ist größer als
die Strecke L2, so dass bei Ausführung
eines vollen Pumpenhubs zwangsläufig
eine Betätigung
des Belüftungsventils 44 durch
die als Steuerglied ausgeführte
Zwischenhülse 41 auftritt.
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Am
Oberteil 8 ist die Handhabe 11, die rotationssymmetrisch
ausgeführt
ist und Fingerauflageflächen 45 aufweist,
formschlüssig
angebracht. Die Handhabe 11 gleitet auf der Außenseite
der Führungshülse 7 und
stabilisiert damit die Hubbewegung des Oberteils 10 gegenüber dem
Unterteil 8.
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Für eine Betätigung der
Dosiervorrichtung 1 übt
ein Bediener entgegengesetzte Bedienkräfte auf die Fingerauflageflächen 45 und
auf den Boden des nicht dargestellten Mediumspeichers aus. Sobald
die Bedienkräfte
ein durch eine Vorspannung der Wendelfeder 40 vorgegebenes
Kraftniveau überschreiten,
findet eine Bewegung des Oberteils 10 und der damit verbundenen
Bauteile statt. Dabei gleitet die Kolbengruppe 12 mit der
Kolbenhülse 33 und
dem Kolbenstempel 34 in die Ringkammer 32 bzw.
in die Durchtrittsbohrung 19 ein. Die Kolbenhülse 33 bildet mit
der Ringkammer 32 eine Außenbegrenzung für ein Mediumvolumen.
Der Kolbenstempel 34, der in der Ausgangsposition bündig mit
der Oberkante der Innenhülse
abschließt,
kommt durch die Bewegung des Oberteils 10 in Berührung mit
der in der Innenhülse 31 vorgesehenen
Durchtrittsbohrung 19 und verschließt diese, so dass die Ringkammer 32 und
den von der Kolbenhülse 33 und
dem Kolbenstempel 34 gebildeten Kolbenraum 35 das
Mediumvolumen abschließen.
Das eingeschlos sene und durch die Bedienkraft unter Druck gesetzte
Mediumvolumen kann daher nur über
die Austrittsbohrung 36, die Querbohrung 37, den
Ringspalt 38 und die Düsenöffnung 39 entweichen.
Da jedoch der Ventilkörper 13 die
Düsenöffnung verschließt, muss
das Mediumvolumen unter ausreichenden Druck gesetzt werden, um eine Öffnungskraft
auf den Ventilkörper 13 entgegen
der vorgespannten Druckfeder 46 auszuüben. Dies kann durch eine Erhöhung der
vom Bediener ausgeübten Betätigungskraft
bewirkt werden, so dass das Mediumvolumen immer stärker unter
Druck gesetzt wird und schließlich
die Öffnungskraft
auf den Ventilkörper 13 ausübt, so dass
ein Ausströmen
in die Umgebung ermöglicht
wird. Dadurch kommt es zu einem Druckabfall im umschlossenen Volumen,
der zu einer raschen Bewegung der Kolbengruppe 12 in Richtung des
Mediumspeichers führt.
Im Zuge dieser Bewegung nähert
sich die Steuerfläche 43 der
Zwischenhülse 41 an
die Steuerfläche 28 der
Schlauchmanschette 25 an. Schließlich tritt, wie in der 2 dargestellte,
eine Berührung
der gegenüberliegenden Steuerflächen 28 und 43 auf
wobei der längere Schenkel
des L-förmigen
Querschnitts der Schlauchmanschette 25 durch die keilringförmige Kontur
der gegenüberliegenden
Steuerflächen 28 und 43 radial nach
außen
gedrängt
wird. Dadurch wird die Dichtlippe 26 von der Außenfläche des
Pumpenabschnitts 16 abgehoben und gibt die Belüftungsbohrung 20 frei.
Damit kann ein Einströmen
von Umgebungsluft durch die Belüftungsbohrung 20 und
die darin vorgesehene Filtereinrichtung 21 stattfinden,
so dass ein teilweiser oder vollständiger Druckausgleich zwischen
der Umgebung und dem Mediumspeicher ermöglicht wird. Nach Beendigung
des Mediumaustrags durch die Düsenöffnung 39 reduziert
der Bediener die Bedienkraft wieder, so dass sich das Oberteil 10 bedingt
durch die während
des Betätigungsvorgangs
deformierte Wendelfeder 40 wieder in Richtung der Ausgangsposition
bewegt. Dabei entfernt sich auch die Zwischenhülse 41 von der Schlauchmanschette 25,
so dass die Steuerflächen 28 und 43 nicht
länger
in Kontakt zueinander stehen und die Schlauchmanschette 25 bedingt
durch ihre Elastizität die
Belüftungsöff nung 20 wiederverschließt. Damit kann
kein weiterer Gasaustausch zwischen dem im Mediumspeicher eingeschlossenen
Volumen und der Umgebung stattfinden.
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Durch
die Zwangsansteuerung des Belüftungsventils 44 über die
Zwischenhülse 41 kann
die Elastizität
der Schlauchmanschette 25 so gewählt werden, dass ein Austreten
von leicht flüchtigen
Mediumbestandteilen aus dem Mediumspeicher erst bei einem hohen Überdruck
stattfinden kann. Damit wird sichergestellt, dass das Belüftungsventil
unter normalen Lagerungs- und Anwendungsbedingungen geschlossen
ist und somit keine Konzentrationsänderung des im Mediumspeicher
bevorrateten Wirkstoffs stattfindet.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist die Zwischenhülse
relativbeweglich am Unterteil angebracht, um ein Zeitverzögerungsglied
zu verwirklichen. Gegenüber
der in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
ist die Wendelfeder für
die Rückstellung
des Oberteils in die Ausgangslage nicht an der Zwischenhülse, sondern
direkt am Oberteil abgestützt,
während
die Zwischenhülse über eine
zweite, konzentrisch zur Wendelfeder vorgesehene Druckfeder gegen
das Oberteil gedrückt
wird. Die Druckfeder stützt
sich an der Schlauchmanschette und an der Unterseite des Stützbundes
ab. Die Zwischenhülse
ist in Abweichung der Ausführungsform
der 1 und 2 verschiebbar gegenüber dem
Oberteil ausgeführt. Eine
auf das Oberteil ausgeübte
Bedienkraft kann formschlüssig über den
Stützbund
in die Zwischenhülse
eingeleitet werden. Eine Verschiebung der Zwischenhülse wird
wie bei der Ausführungsform
der 1 und 2 durch eine Bewegung des Oberteils in
Richtung des Mediumspeichers hervorgerufen. Die Zwischenhülse kann
dabei auf der Außenseite
des Pumpenabschnittes gleiten, um aus einer Ausgangslage in eine
Betätigungslage
für das
Belüftungsventil verschoben
zu werden. In der Betätigungslage
treten die Steuerflächen
der Zwischenhülse
und der Schlauchmanschette in Wirk verbindung, wobei die Dichtlippe
durch die Wechselwirkung der Keilringflächen radial nach außen gedrängt und
dadurch von der Oberfläche
des Pumpenabschnittes abgehoben wird. Bewegt sich das Oberteil nach
Abschluss des Austragvorgangs wieder in die Ausganglage zurück, so folgt
die Zwischenhülse
dieser Bewegung nicht sofort, da keine starre Kopplung zwischen
Oberteil und Zwischenhülse
vorliegt. Vielmehr wird die Zwischenhülse lediglich durch die Federkraft
der Druckfeder, die während
der Betätigung
komprimiert wurde, wieder zurück
in die Ausgangslage gepresst, wobei diese Bewegung entgegen einer
definierten Reibkraft durchgeführt
wird, die zwischen der Außenseite des
Pumpenabschnittes und der Innenseite der Zwischenhülse auftritt.
Die Außenseite
des Pumpenabschnitts und/oder die Innenseite der Zwischenhülse sind
zumindest abschnittsweise mit einem Dämpfungsmedium, beispielsweise
einer Silikonbeschichtung versehen, die eine Gleitbewegung der Zwischenhülse aus
der Betätigungslage
zurück
in die Ausgangsposition durch das Auftreten entsprechender Reibkräfte verlangsamt.
Damit wird erreicht, dass sich die Zwischenhülse langsamer in die Ausgangslage
zurückbewegt
als das Oberteil, so dass das Belüftungsventil auch noch geöffnet sein
kann, wenn das Oberteil bereits in die Ausgangslage zurückgekehrt
ist.
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Die
Ausführungsform
nach den 3 und 4 entspricht
im Wesentlichen der zuvor beschriebenen Ausführungsform einer Dosiervorrichtung. Dementsprechend
wird hiermit ausdrücklich
auf die Offenbarung zu der Dosiervorrichtung nach den 1 und 2 verwiesen,
um Wiederholungen zu vermeiden. Nachfolgend werden die Unterschiede
zu der Ausführungsform
nach den 1 und 2 herausgestellt.
Der besseren Übersichtlichkeit
halber sind funktionsgleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen
unter Hinzufügung
des Buchstabens „a" versehen.
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Wesentlicher
Unterschied bei der Ausführungsform
nach den 3 und 4 ist es,
dass dort das Belüftungsventil
in Form der Schlauchmanschette 25a durch die als Steuerglied
dienende Zwischenhülse 41a nicht
mit einer nach außen öffnenden
Radialkomponente beaufschlagt wird, sondern lediglich axial nach
unten verlagert wird. In 3 ist die Ventilschließstellung
der Schlauchmanschette 25a dargestellt. In 4 ist
die Ventilöffnungsstellung
darstellt. Dort ist erkennbar, dass in der Ventilöffnungsstellung
die Schlauchmanschette 25a elastisch komprimiert und deformiert
ist, und so mit ihrem Dichtlippenabschnitt axial nach unten verlagert
wird. Die entsprechende axiale Belastung erfolgt durch das Auftreffen
der Zwischenhülse 41a mit
seiner unteren Stirnfläche
auf eine entsprechend ebene und relativ zur Pumpenachse radial ausgerichtete
Oberfläche
der Schlauchmanschette 25a. Durch die elastische Kompression
der Schlauchmanschette 25a wird ein Belüftungsweg B freigegeben, der
in unbelastetem und aufgerichtetem Zustand der Schlauchmanschette 25a durch
ihre umlaufende Dichtlippe verschlossen ist (3). Die
in den 3 und 4 mit 21a bezeichnete
Filtereinrichtung entspricht der Filtereinrichtung 21 der
Ausführungsform
nach den 1 und 2, so dass
hierauf nicht näher
eingegangen werden muss.