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Die
Erfindung betrifft eine Pumpeinrichtung für Flüssigkeitszerstäubervorrichtungen,
welche zumindest eine Fluideingangsleitung, zumindest eine Pumpkammer
und zumindest eine Fluidausgangsleitung aufweist, und bei der zwischen
wenigstens einer Fluideingangsleitung und wenigstens einer Pumpkammer
wenigstens ein Eingangsventil sowie zwischen wenigstens einer Pumpkammer
und wenigstens einer Fluidausgangsleitung wenigstens ein Ausgangsventil
angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Flüssigkeitszerstäuber
sowie eine Beduftungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung.
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Bei
vielen Anwendungsgebieten ist es erforderlich, relativ kleine Flüssigkeitsmengen
zu pumpen, und sie dabei auf einen relativ hohen Druck zu bringen.
Dies ist beispielsweise bei sogenannten Pumpzerstäubern
der Fall. Beispielsweise wird von einem Benutzer durch eine mechanische
Betätigung einer entsprechenden Pumpe eine kleine Flüssigkeitsmenge
gepumpt, dabei unter Druck gesetzt, und in Richtung eines Düsenkopfs
ausgestoßen. Am Düsenkopf bewirkt der Druck der
Flüssigkeit eine Zerstäubung derselben in viele
kleine bis kleinste Tropfen. Die Flüssigkeit wird folglich
in einen Nebel aus kleinsten Flüssigkeitstropfen zerteilt,
was oftmals als Zerstäuben bezeichnet wird.
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Derartige
Pumpzerstäuber müssen, da es sich bei Ihnen oftmals
um Einwegartikel handelt, relativ einfach und kostengünstig
im Aufbau sein. Dennoch sollten die Pumpzerstäuber zuverlässig
arbeiten. Nach Möglichkeit sollten die Pumpzerstäuber auch
relativ hohen hygienischen Anforderungen genügen. Weiterhin
sollten derartige Pumpzerstäuber möglichst universell
verwendbar sein.
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Über
die Jahre hinweg wurden unterschiedlichste Detailkonstruktionen
von derartigen Pumpzerstäubern bekannt. Beispielsweise
ist in
DE 101 54 237
A1 ein Zerstäuber offenbart, der manuell betätigbar
ist. Der Zerstäuber enthält eine als Druckfeder wirkende
Feder als Energiespeicher sowie einen Zylinder und einen Kolben,
zwei Kanäle und zwei Ventile. Das Zerstäuben kann
durch Auslösen eines Sperrmechanismus von Hand eingeleitet
werden. Der Energiespeicher befindet sich außerhalb des Vorratsbehälters
für die Flüssigkeit. Im Energiespeicher kann mechanische
Energie von Hand zugeführt werden. Die Verteilung der Tröpfchengröße
im Zerstäuberstrahl ist unabhängig von der Erfahrung
und dem Verhalten der den Zerstäuber betätigenden
Person; sie kann reproduzierbar eingestellt werden.
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Obwohl
derartige Pumpzerstäuber durchaus funktionstüchtig
sind, besteht nach wie vor ein Potenzial für Detailverbesserungen.
Ein bislang noch nicht gelöstes Problem besteht beispielsweise
darin, einen kostengünstigen Pumpzerstäuber für
sehr kleine Flüssigkeitsausbringungsmengen zu konstruieren.
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Bekannte
Systeme sind so ausgelegt, dass eine Mindestausbringungsmenge von
ca. 30 Mikrolitern produktionstechnisch nicht unterschritten werden
kann. Eine deutliche Reduzierung dieser Ausbringungsmengen ist ohne
Funktionsbeeinträchtigung durch eine Hubbegrenzung der
Pumpe in aller Regel nicht möglich. Auch ist es kaum möglich,
die Geometrie der Anordnung derart zu verkleinern, dass die Mindestausbringungsmenge
deutlich reduziert wird.
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Es
gibt jedoch Einsatzfälle, bei denen es erforderlich oder
wünschenswert ist, kleinere Flüssigkeitsmengen
auszutragen. Ein Beispiel hierfür sind beispielsweise Beduftungsvorrichtungen
für Kraftfahrzeuge. Hier ist es wünschenswert,
sehr kleine Flüssigkeitsmengen auszutragen, damit das Duftmittel
höher konzentriert werden kann, und somit der Vorratsbehälter
weniger Platz einnehmen muss.
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Sollen
sehr kleine Flüssigkeitsmengen versprüht werden,
so werden bislang meist spezielle Mikropumpen oder auch Vernebler
auf Piezobasis eingesetzt. Diese Technologien sind jedoch nicht
standardmäßig verfügbar und darüber
hinaus kostenintensiv.
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Ein
weiteres Problem bei vielen bekannten Pumpzerstäubern besteht
darüber hinaus darin, dass diese lageempfindlich sind.
Dadurch ist die Funktion des Pumpzerstäubers nur innerhalb
eines relativ eng begrenzten Winkelbereichs um die Senkrechte gewährleistet.
Weicht jedoch die Lage des Pumpzerstäubers deutlich davon
ab, so ist eine sichere Funktion des Pumpzerstäubers oftmals
nicht mehr gewährleistet. Dies ist naturgemäß unerwünscht.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Pumpeinrichtung
für Flüssigkeitszerstäubervorrichtungen
vorzuschlagen, welche möglichst universell verwendbar ist.
Darüber hinaus besteht die Aufgabe der Erfindung darin,
einen möglichst universell verwendbaren Flüssigkeitszerstäuber
sowie eine möglichst universell verwendbare Beduftungsvorrichtung
vorzuschlagen. Weiterhin besteht die Erfindung darin, ein verbessertes
Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung vorzuschlagen.
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Es
wird vorgeschlagen, eine Pumpeinrichtung für Flüssigkeitszerstäubervorrichtungen,
welche zumindest eine Fluideingangsleitung, zumindest eine Pumpkammer
und zumindest eine Fluidausgangsleitung aufweist, und bei der zwischen
wenigstens einer Fluideingangsleitung und wenigstens einer Pumpkammer
wenigstens ein Eingangsventil und zwischen wenigstens einer Pumpkammer
und wenigstens einer Fluidausgangsleitung wenigstens ein Ausgangsventil
angeordnet ist, derart auszubilden, dass zumindest eine Fluidabzweigungsleitung
vorgesehen wird. Mit Hilfe der Fluidabzweigungsleitung ist es möglich,
einen Teil der des gepumpten Fluids, bzw. des noch zu pumpenden
Fluids abzuzweigen, anstatt das entsprechende Fluid zur Fluidausgangsleitung und
in Folge zu einem „Verbraucher” zu befördern. Das
abgezweigte Fluid kann beispielsweise für andere Zwecke
genutzt werden oder insbesondere in einen Ansaugbereich zurückgeführt
werden, wo es erneut der Pumpeeinrichtung zur Verfügung
stehen kann. Somit wird nur ein Teil des Fluids „effektiv”,
also am eigentlichen „Verbraucher” ausgegeben.
Damit wiederum kann die ausgetragene Fluidmenge auf besonders einfache
Weise reduziert werden. Dadurch ist es insbesondere möglich,
Pumpeinrichtungen mit einem im Wesentlichen „klassischen” Aufbau weiter
verwenden zu können. Durch die vorgeschlagene Modifikation
können diese jedoch unter Umständen bedeutend
kleinere Flüssigkeitsmengen „pumpen” bzw.
austragen. Da die vorgeschlagene Modifikation sehr kostengünstig
ausgeführt werden kann, kann dadurch eine sehr kostengünstige
Pumpeinrichtung realisiert werden, die jedoch auch sehr kleine bis
kleinste Flüssigkeitsmengen austragen kann. Das Verhältnis
von effektiv ausgetragenem Fluid und abgezweigten Fluid kann durch
geeignete Maßnahmen sicher gestellt werden, wie insbesondere
durch eine entsprechende Dimensionierung des Fluidwiderstands des „Verbrauchers” sowie
des Fluidwiderstands der Fluidabzweigungsleitung. Beispielsweise
ist es möglich, die Länge bzw. den Durchmesser
der Fluidabzweigungsleitung geeignet zu dimensionieren. Unter einem
Fluid sind insbesondere Flüssigkeiten, Gase, Flüssigkeits-Gas-Gemische
sowie überkritische Fluide zu verstehen. Gegebenenfalls
können die Fluide auch bis zu einem gewissen Teil Feststoffe
in Form von Schwebestoffen enthalten (z. B. Rauch, Suspensionen).
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Alternativ
oder zusätzlich ist es möglich, dass wenigstens
ein Ventil, insbesondere ein Eingangsventil und/oder ein Ausgangsventil
der Pumpeinrichtung als selbstverschließendes Ventil ausgeführt
ist, insbesondere als kraftbeaufschlagte Ventile ausgeführt
ist. Mit einer derartigen selbstverschließenden Ausführung
ist es möglich, die Pumpeinrichtung weitestgehend lageunabhängig
ausführen zu können. Beispielsweise kann es vermieden
werden, dass Kugelventile bei einer „Überkopflage” der
Pumpeinrichtung aus ihrer Verschlussstellung herausfallen können,
und dadurch keinen Fluidverschluss mehr bewirken können.
Die selbstverschließende Funktion kann auf einfachem Wege
durch eine Beaufschlagung des Verschlusskörpers des Ventils
mit einer Kraft realisiert werden, die insbesondere durch vom Verschlusskörper
unabhängige Einrichtungen bewirkt bzw. vermittelt wird.
Die Kraftbeaufschlagung kann dabei so gewählt werden, dass
diese geringfügig größer ist als eine
auf den Verschlusskörper einwirkende Gravitationskraft
und/oder Beschleunigungskraft (z. B. durch Stöße,
Fliehkräfte, Verzögerungskräfte usw.
hervorgerufen).
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Es
kann sich als sinnvoll erweisen, wenn zumindest ein selbstverschließendes
Ventil federbelastet und/oder magnetisch ausgeführt ist.
Eine Kraftbeaufschlagung des Verschlusskörpers des selbstverschließenden
Ventils kann beispielsweise mit Hilfe einer Feder (insbesondere
mit Hilfe einer Spiralfeder) besonders einfach und kostengünstig,
aber dennoch sehr zuverlässig realisiert werden. Auch ist
es möglich, das selbstverschließende Ventil mit
Hilfe magnetischer Kräfte zu verschließen. Beispielsweise
ist es möglich, dass der Ventilverschlusskörper
als Permanentmagnet ausgeführt ist und die vom Permanentmagneten
erzeugten Magnetfelder mit sonstigen Baugruppen des Ventils, welche
insbesondere aus einem ferromagnetischen Material gefertigt sein
können, Wechselwirken. Selbstverständlich ist
es auch umgekehrt möglich, dass der Permanentmagnet im Zusammenhang
mit sonstigen Baugruppen des selbstverschließenden Ventils
ausgeführt wird, und die von diesem erzeugten Magnetfelder
mit dem Ventilverschlusskörper, der beispielsweise aus
einem ferromagnetischen Material gefertigt ist, Wechselwirken. Besonders
vorteilhaft bei einer Ausführung mit magnetischen Kräften
kann es sein, dass der Fluidkanal im Wesentlichen von fluidströmungsbehindernden
Einbauten frei gehalten werden kann.
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Vorteilhaft
ist es insbesondere, wenn wenigstens eine Fluidabzweigungsleitung
mit wenigstens einer Fluidausgangsleitung und/oder wenigstens einer
Pumpkammer fluidisch in Verbindung steht. Versuche haben ergeben,
dass sich eine derartige Anordnung besonders günstig realisieren
lassen kann, ohne dass dabei die Funktionsfähigkeit der Pumpeinrichtung
leiden muss. Besonders vorteilhaft ist es im Übrigen, wenn
die Fluidabzweigungsleitung mit wenigstens einer Fluidausgangsleitung
fluidisch in Verbindung steht. Hier ist es möglich, die
Fluidabzweigungsleitung in Form einer einfachen Öffnung (beispielsweise
mittels einer Bohrung, einem Orifice-Element usw.) auszuführen.
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Möglich
ist es auch, dass wenigstens eine Fluidabzweigungsleitung mit wenigstens
einem Abzweigventil versehen ist. Eine derartige Ausbildung ist
insbesondere dann sinnvoll, wenn die Fluidabzweigungsleitung mit
wenigstens einer Pumpkammer fluidisch in Verbindung steht. Hier
haben Versuche ergeben, dass das Vorsehen eines Abzweigventils Probleme
mit dem Ansaugvorgang (Befüllen der Pumpkammer) besonders
effektiv verhindern kann. Dadurch kann eine Funktionsbeeinträchtigung
der Pumpeinrichtung auf einfache Weise besonders effektiv verhindert
werden. Es ist jedoch ebenso möglich auch dann Abzweigventile
vorzusehen, wenn die Fluidabzweigungsleitung mit anderen Elementen, wie
beispielsweise mit einer Fluidausgangsleitung in Verbindung steht.
Hier ist es beispielsweise möglich, einen Fluidrückschlag,
der das Pumpverhalten der Pumpeinrichtung negativ beeinflussen könnte,
wirksam zu unterbinden.
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Möglich
ist es darüber hinaus, dass zumindest ein Ventil, insbesondere
zumindest ein Abzweigventil, als Materialverformungsventil ausgebildet
ist, bei dem eine Fluidöffnung durch eine Materialverformung
eines elastischen Materials freigegeben wird. Mit der vorgeschlagenen
Ausführungsweise ist es insbesondere möglich,
ein besonderes einfaches und kostengünstiges aber dennoch
zuverlässiges Ventil zu realisieren. Insbesondere ist darauf
hinzuweisen, dass Pumpeinrichtungen oftmals als Einwegbauteil ausgeführt
sind, und daher Probleme mit Materialermüdungserscheinungen
eine in der Regel nur relativ unbedeutende Rolle spielen. Eine mögliche
Bauausführung ergibt sich beispielsweise, wenn ein mit
einem oder mehreren Öffnungen versehenes rohrartiges Element
mit einem darüber geschobenen elastischen Schlauch versehen
wird. Bei einer Druckbeaufschlagung des Rohrinneren dehnt sich der Schlauch
aus und ermöglicht beim Überschreiten einer gewissen
Druckdifferenz ein Austreten von Fluid aus dem Rohrinneren nach
außen. In umgekehrter Richtung ist jedoch ein Fluiddurchtritt
wirksam unterbunden.
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Eine
sinnvolle Weiterbildungsmöglichkeit kann sich ergeben,
wenn zumindest eine Fluidabzweigungsleitung mehrstufig ausgebildet
ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass mehrere Öffnungen
bzw. Orifice-Einrichtungen hintereinander geschaltet sind. Zwischen
den einzelnen Öffnungen kann jeweils eine Art Zwischenkammer vorgesehen
werden. Möglich ist es darüber hinaus auch, dass
die jeweilige geometrische Lage der Durchtrittsöffnungen
zueinander versetzt ist (beispielsweise in axialer, radialer und/oder
angularer Hinsicht). Mit einer derartigen Bauausführung
ist es beispielsweise möglich, eine Fluidabzweigungsleitung
zu realisieren, die einen relativ hohen Strömungswiderstand
für hindurch tretendes Fluid aufweist, aber dennoch kompakt
ausgeführt ist und einen relativ kleinen Bauraum aufweist.
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Vorteilhaft
kann es darüber hinaus sein, wenn über die Fluidabzweigungsleitung
ein definierter Anteil von gepumptem und/oder noch zu pumpenden
Fluid abgezweigt wird. Dies kann beispielsweise durch entsprechendes
Einstellen des Fluidwiderstands von „Verbraucher” und
Fluidabzweigungsleitung erfolgen. Wenn beispielsweise die Fluidabzweigungsleitung
als Öffnung ausgebildet ist, kann deren Fluidwiderstand über
Länge und Durchmesser der Öffnung (gegebenenfalls
auch über die Anzahl von parallel und/oder seriell angeordneten Öffnungen) angepasst
werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Anteil des abgezweigten
Fluids mehr als 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90%
beträgt und/oder der Anteil des abgezweigten Fluids weniger
als 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% beträgt.
Auf diese Weise kann eine für den jeweiligen Zweck optimierte
Pumpeinrichtung ausgebildet werden.
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Es
kann sich darüber hinaus als sinnvoll erweisen, wenn der
Ausgang der Fluidabzweigungsleitung fluidisch mit der Fluideingangsleitung
in Verbindung steht. Mit der vorgeschlagenen Bauausführung ist
es möglich, dass der ab gezweigte Anteil des gepumpten Fluids
beispielsweise in den Vorratsbehälter, von dem die Fluideingangsleitung
das Fluid entnimmt, zurückgeführt wird. Auf diese
Weise geht kein Fluid mehr „verloren”, so dass
eine besonders sparsame Pumpeinrichtung realisiert werden kann.
Darüber hinaus erfolgt bei der Pumpeinrichtung auch nicht unbedingt
ein Fluidaustritt in unerwünschte Bereiche hinein.
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Eine
besonders sinnvolle Weiterbildungsmöglichkeit ergibt sich,
wenn die Fluideingangsleitung mit einer Flüssigkeitszerstäuberdüse
verbunden ist. Auf diese Weise kann ein besonders kostengünstiger,
universell anwendbarer Flüssigkeitszerstäuber realisiert
werden.
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Weiterhin
wird ein Flüssigkeitszerstäuber, insbesondere
ein Flüssigkeitszerstäuber für eine Beduftungsvorrichtung
vorgeschlagen, der zumindest eine Pumpeinrichtung mit dem vorab
beschriebenen Aufbau aufweist. Auf diese Weise kann ein kostengünstiger
und universell einsetzbarer Flüssigkeitszerstäuber
realisiert werden. Insbesondere kann der Flüssigkeitszerstäuber
auch besonders kleine Flüssigkeitsmengen austragen. Dies
ist insbesondere im Bereich von Beduftungsvorrichtungen interessant,
da es hier aus Bauraumgründen erwünscht ist, besonders
hochkonzentriertes Duftmittel verwenden zu können. Damit
es jedoch zu keiner übermäßig starken
Beduftung kommt, müssen die ausgetragenen Mengen an Duftmittel
entsprechend klein gewählt werden.
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Darüber
hinaus wird eine Beduftungsvorrichtung vorgeschlagen, welche zumindest
eine Pumpeneinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau und/oder
zumindest einen Flüssigkeitszerstäuber mit dem
oben beschriebenen Aufbau aufweist. Die Beduftungsvorrichtung weist
dann die bereits im Zusammenhang mit der Pumpeinrichtung bzw. dem Flüssigkeitszerstäuber
beschriebenen Vorteile und Eigenschaften in analoger Weise auf.
Bei der Beduftungsvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Beduftungseinrichtung
für ein Fahrzeug, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug,
vorzugsweise für ein kraftbetriebenes Landfahrzeug handeln.
Bei dem Landfahrzeug kann es sich in beliebiger Weise um ein schienengebundenes
und/oder nicht-schienengebundenes Fahrzeug handeln. Selbstverständlich
ist auch ein Einsatz in einem Luftfahrzeug, einem Wasserfahrzeug
und/oder in einem Gebäude denkbar.
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Eine
sinnvolle Ausführungsform ergibt sich, wenn die Beduftungsvorrichtung
zumindest eine Aktuatorvorrichtung zur Betätigung wenigstens
einer Pumpeneinrichtung und/oder zumindest eines Flüssigkeitszerstäubers
aufweist. Auf diese Weise kann die Beduftung automatisiert erfolgen.
Insbesondere ist es möglich, die Duftstofffe intervallartig
freizusetzen, um damit Gewöhnungseffekte an den freigesetzten
Duftstoff zu verhindern. Auf diese Weise ist es möglich,
dass die Fahrzeuginsassen die Beduftung über einen im Wesentlichen
unbegrenzt langen Zeitraum hinweg wahrnehmen können.
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Schließlich
wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung vorgeschlagen,
bei dem ein Anteil des gepumpten Fluids und/oder des noch zu pumpenden
Fluids abgezweigt wird und insbesondere in den Ansaugbereich der
Pumpeinrichtung zurückgeführt wird. Das Verfahren
kann im Sinne der bereits beschriebenen Weiterbildungsmöglichkeinen
fortentwickelt werden. Das vorgeschlagene Verfahren weist die bereits
im Zusammenhang mit der Pumpeinrichtung, dem Flüssigkeitszerstäuber sowie
der Beduftungsvorrichtung beschriebenen Eigenschaften und Vorteile
in analoger Weise auf.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1:
Einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Pumpzerstäubers mit Bypassbohrung;
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2:
einen vergrößerten Detailausschnitt eines Teils
des in 1 gezeigten Pumpzerstäubers;
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3.
einen schematischen Detailausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Pumpzerstäubers mit Bypassbohrung;
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4:
einen schematischen Detailausschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiels
eines Pumpzerstäubers mit Bypassbohrung;
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5:
einen schematischen Detailausschnitt durch einen Pumpzerstäuber
mit magnetisch kraftbeaufschlagtem Ventil.
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In 1 ist
in schematischer Querschnittsansicht ein Pumpzerstäuber 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Pumpzerstäuber 1 weist
einen Eingangskanal 6 auf, der über ein Eingangsventil 2 mit
einer Pumpkammer 3 fluidisch verbunden ist. Über
ein Ausgangsventil 4 kann die Pumpkammer 3 Fluid
in Richtung des Ausgangskanals 7 abgeben. Der Ausgangskanal 7 gibt
das Fluid in Richtung einer Zerstäubungsdüse 9 aus.
Ein Teil des Ausgangskanals 7 sowie die Zerstäubungsdüse 9 sind
in einem Sprühkopf 8 angeordnet. Die Pumpe 5 des
Pumpzerstäubers 1 wird durch Niederdrücken bzw.
Loslassen des Sprühkopfs 8 betätigt.
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Das
Eingangsventil 2 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel
mit einer Ventilkugel 10 ausgebildet, die in ihrer Verschlussstellung
in einem Ventilsitz 11 ruht. Das Ausgangsventil 4 ist
im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Dichtungselement 12 ausgebildet,
welches axial verschiebbar in einem äußeren Hüllrohr 13 gelagert
ist und mit einem Dicht teller 14 zusammen arbeitet. Die untere
Kante des Dichtungselements 12 bildet zusammen mit dem
Dichtteller 14 das Auslassventil 4. Der Dichtteller 14 ist
einstückig an einem Stift 15 angeordnet, welcher
beweglich mit einem Spiel im unteren Bereich des Auslasskanals 7 angeordnet
ist. Das Spiel zwischen Stift 15 und Auslasskanal 7 ist dabei
so groß, dass durch den Zwischenraum zwischen Kanalwand 16 und
Stift 15 Fluid hindurch treten kann. In der in 1 gezeigten
Stellung des Pumpzerstäubers 1 ist das Auslassventil 4 geschlossen,
da das Dichtungselement 12 durch eine erste Spiralfeder 17 in
Richtung des Dichttellers 14 gedrückt wird. In
analoger Weise wird der Dichtteller 14 über eine
zweite Spiralfeder 18 in Richtung des Dichtelements 12 gedrückt.
Dichtungselement 12 und Dichtteller 14 werden
somit fluiddicht zusammen gedrückt.
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Wird
der Pumpzerstäuber 1 betätigt, indem der
Sprühkopf 8 nach unten gedrückt wird,
so verkleinert sich das Volumen der Pumpkammer 3 der Pumpe 5,
und das in der Pumpkammer 3 enthaltene Fluid wird unter
Druck gesetzt. Gleichzeitig wird die Ventilkugel 10 in
ihren Ventilsitz 11 gedrückt, so dass das Eingangsventil 2 fluiddicht
verschlossen ist.
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Nach
einem gewissen Betätigungsweg des Sprühkopfes 8 berührt
der untere Bereich des Dichtungselements 12 einen Anschlagsteg 19,
der im äußeren Hüllrohr 13 ausgebildet
ist. Wird der Sprühkopf 3 weiter nach unten gedrückt,
so wird das Dichtungselement 12 mit Hilfe des Anschlagstegs 19 vom Dichtteller 14 abgehoben.
Das Ausgangsventil 4 öffnet sich, und eine bestimmte
Fluidmenge wird in den Auslasskanal 7 freigegeben.
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Ein
erster Teil der in den Auslasskanal 7 freigegebenen Fluidmenge
tritt über die Zerstäubungsdüse 9 in
Form eines Fluidnebels aus dem Sprühkopf 8 aus.
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Ein
zweiter Teil der von der Pumpe 5 gepumpten Fluidmenge wird
jedoch in den Vorratsbereich für das zu pumpende Fluid
zurück geführt. Dieser zweite Fluidanteil wird
dementsprechend nicht in Form eines Fluidnebels vom Sprühkopf 8 ausgegeben.
Dieser Anteil mindert dementsprechend die pro Betätigung
des Sprühkopfes 8 frei gegebene Fluidmenge. Die
Pumpleistung der Pumpe 5 kann dadurch auf einfache Weise
verringert werden.
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Die
Rückführung des zweiten Teils der von der Pumpe 5 gepumpten
Fluidmenge erfolgt über eine Bypassöffnung 20,
einen Ringraum 22 sowie eine Auslassöffnung 21.
Die Bypassöffnung 20 ist in der Kanalwand 16 des
Auslasskanals 7 vorgesehen. Der Ringraum 22 wird
durch die Kanalwand 16 und das äußere
Hüllrohr 13 gebildet. Der Ringraum 22 „entwässert” die über
die Beipassöffnung 20 zugeführte Fluidmenge über
die Auslassöffnung 21. Die Auslassöffnung 21 führt
den zurück geführten Anteil des von der Pumpe 5 gepumpten
Fluids in den Fluidvorratsbehälter 23 zurück,
aus dem die Pumpe 5 über ihren Eingangskanal 6 das
zu pumpende Fluid bezieht. Die Anordnung von Bypassöffnung 20,
Ringraum 22 und Auslassöffnung 21 ist
in 2 in vergrößerter Ansicht dargestellt.
Zur Verdeutlichung der Anordnung ist aus Übersichtlichkeitsgründen
die erste Spiralfeder 17 nicht eingezeichnet.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die
Ausbringungsmenge der Pumpe (5) 50 Mikroliter. Dies entspricht
einer für Pumpzerstäuber 1 üblichen Flüssigkeitsausbringungsmenge.
Die Menge der über den Sprühkopf 8 ausgegebenen
Flüssigkeitsmenge wird durch die beiden Öffnungen 20, 21 (Bypassöffnung 20,
Auslassöffnung 21) auf 5–8 Mikroliter
reduziert. Dazu weisen die Bypassöffnung 20 und die
Auslassöffnung 21 einen Durchmesser von jeweils
etwa 0,3 mm auf.
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Wird
anschließend der Sprühkopf 8 wieder losgelassen,
so wird der Sprühkopf 8 mit Hilfe der Spiralfedern 17, 18 wieder
nach oben in die Ausgangsstellung gebracht. Während seiner
Rückstellbewegung nimmt das Volumen der Pumpkammer 3 der
Pumpe 5 zu. Die Volumenzunahme der Pumpkammer 3 bewirkt,
dass in der Pumpkammer 3 ein Unterdruck entsteht. Dadurch
wird die Ventilkugel 10 vom Ventilsitz 11 abgehoben.
Das Eingangsventil 2 öffnet. Dies wiederum hat
zur Folge, dass über den Eingangskanal 6 Fluid
in die Pumpkammer 3 der Pumpe 5 eingesaugt wird.
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In 3 ist
eine Modifikation des in 1 und 2 dargestellten
Pumpzerstäubers 1 dargestellt. Beim vorliegend
dargestellten Pumpzerstäuber 24 ist die Auslassöffnung 21 in
axialer Richtung des Pumpzerstäubers 24 gesehen
weiter unten angeordnet. Die Auslassöffnung 21 befindet
sich dadurch in einem Bereich, in dem sie im Ruhezustand (unbetätigter
Zustand) des Pumpzerstäubers 24 von einem Bereich
des Dichtungselements 12 abgedeckt wird. Dadurch ist es
möglich, einen fluiddichten, flüssigkeitsdichten
und/oder gasdichten Verschluss des Fluidbehälters 23 von
der Außenwelt zu erzielen, wenn der Pumpzerstäuber 24 nicht
betätigt wird. Dies ist insbesondere aus hygienischer Sicht
zu begrüßen. Darüber hinaus kann kein
Fluid aus dem Fluidbehälter 23 austreten, wenn
der Pumpzerstäuber 24 beispielsweise geneigt (gekippt)
wird.
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In 4 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Pumpzerstäuber 25 dargestellt,
der nochmals gegenüber der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform 1 bzw.
gegenüber der in 3 dargestellten
Ausführungsform 24 abgewandelt ist. Im vorliegend
dargestellten Ausführungsbeispiel des Pumpzerstäubers 25 ist
lediglich eine einzige Austrittsöffnung 26 für
das von der Pumpe 5 gepumpte bzw. noch zu pumpende Fluid
vorgesehen. Die Auslassöffnung 26 ist in einem
Bereich des äußeren Hüllrohrs 13 vorgesehen,
der die Pumpkammer 3 der Pumpe 5 definiert. Zusätzlich
ist im Bereich der Auslassöffnung 26 auf die Außenseite
des äußeren Hüllrohrs 13 ein
Schlauchstück 27 aufgesteckt. Das Schlauchstück 27 besteht
aus einem elastischen Material. Wird das Volumen der Pumpkammer 3 der Pumpe 5 verkleinert
und dadurch das in der Pumpkammer 3 befindliche Fluid unter
Druck gesetzt, so bewirkt der Fluiddruck ein leichtes Abheben des Schlauchstücks 27 vom äußeren
Hüllrohr 13. Dadurch kann Fluid aus der Pumpkammer 3 austreten, und
in den Fluidbehälter 23 zurückfließen,
wo sie für weitere Pumpvorgänge zur Verfügung
steht. Parallel zum Fluiddurchtritt durch die Austrittsöffnung 26 kommt
es selbstverständlich nach wie vor zu einem Fluidaustritt
in den Auslasskanal 7 hinein, der das Fluid zur Zerstäubungsdüse 9 transportiert,
wo es schließlich als Fluidnebel austritt. Der über
die Austrittsöffnung 26 abfließende Fluidanteil
vermindert dabei die über den Sprühkopf 8 austretende
Fluidmenge. Dadurch kann die Pumpe 5 deutlich kleinere Fluidmengen „effektiv” pumpen
als es bei herkömmlichen Pumpzerstäubern der Fall
ist.
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Wenn
nach Beendigung des Pumpvorgangs der Sprühkopf 8 wieder
losgelassen wird, so vergrößert sich das Volumen
der Pumpkammer 3 der Pumpe 5. Nun tritt Fluid über
das Eingangsventil 4 in die Pumpkammer 3 ein.
Während dieser Rückstellphase liegt das Schlauchstück 27 dichtend
auf der Austrittsöffnung 26 auf. Dadurch kann
keine Flüssigkeit bzw. kein Gas über die Austrittsöffnung 26 in
die Pumpkammer 3 strömen. Es ist darauf hinzuweisen,
dass bei relativ niedrigen Flüssigkeitspegeln im Fluidbehälter 23 (in 4 nicht
dargestellt) ansonsten Gas (z. B. Luft) in die Pumpkammer 3 angesaugt
würde, was zur Folge hätte, das der Pumpzerstäuber 25 nur noch
in stark eingeschränktem Maße – falls überhaupt – funktionstüchtig
wäre.
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Bei
dem in 4 dargestellten Pumpzerstäuber 25 kann
der Anteil der über die Austrittsöffnung 26 ausgegebenen
Fluidmenge nicht nur durch die Dimensionierung der Austrittsöffnung
(Durchmesser, Länge, Anzahl), sondern auch durch die Materialeigenschaften
des Schlauchstücks 27 bestimmt werden. Je elastischer
das Schlauchstück 27 ausgeführt ist,
umso größer ist der Anteil der Fluidmenge, der über
die Austrittsöffnung 26 entweicht. Auch die Größe
des Schlauchstücks 27 (und damit die Länge des
Fluidkanals im Bereich des Schlauchstücks 27) hat
einen Einfluss auf den Anteil des über die Ausgabeöffnung 26 entweichenden
Fluids.
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In 5 ist
eine weitere Modifikation eines Pumpzerstäubers dargestellt.
Die in 5 dargestellte Modifikation kann zusätzlich
oder alternativ zum Vorsehen einer Bypassöffnung 20,
einer Auslassöffnung 21 bzw. einer Austrittsöffnung 26 realisiert werden.
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Beim
in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eines
Pumpzerstäubers 30 ist das Einlassventil 4 als
magnetisch kraftbeaufschlagtes Ventil ausgebildet. Das Einlassventil 4 umfasst
eine Ventilkugel 10, die mit einem dazu korrespondierenden
Ventilsitz 11 zusammenwirkt. Die Kugel ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel 10 aus einem ferromagnetischen Material,
wie beispielsweise aus Eisen, Nickel oder einer Eisenlegierung,
wie insbesondere aus Stahl, gefertigt.
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Benachbart
zur Ventilkugel 10 des Auslassventils 4 ist ein
Ringmagnet 28 vorgesehen. Der Ringmagnet 28 ist
im Bereich des Eingangskanals 6 außen auf das äußere
Hüllrohr 13 aufgesetzt und dort beispielsweise
mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt. Der Ringmagnet 28 ist
als Permanentmagnet ausgebildet (wobei es durchaus denkbar ist,
eine elektrische Spule vorzusehen). Die vom Ringmagneten 28 erzeugten
magnetischen Feldlinien bewirken, dass die aus einem ferromagnetischen
Werkstück gefertigte Ventilkugel 10 in den Ventilsitz 11 gezogen wird.
Dadurch kann die Ventilkugel 11 bei einem Schrägstellen
des Pumpzerstäubers 30 nicht mehr, bzw. nur erschwert
aus ihrem Ventilsitz 11 herausrollen. Der Pumpzerstäuber 30 kann
dadurch im Wesentlichen lageunabhängig verwendet werden.
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Damit
die vom Pumpzerstäuber 30 zu zerstäubende
Flüssigkeit auch bei einer Schrägstellung des
Pumpzerstäubers 30 (der beispielsweise einem angeformten
Flüssigkeitsbehälter 23 aufweist) Flüssigkeit
in die Pumpkammer 3 der Pumpe 5 des Flüssigkeitszerstäubers 30 angesaugt
werden kann, ist in den Eingangskanal 6 ein Steigrohr 29 eingesteckt. Das
Steigrohr 29 kann beispielsweise als flexibler Schlauch
ausgebildet sein, an dessen unterem Ende ein Gewicht angeordnet
ist. Die Ansaugöffnung des Steigrohrs 29 folgt
dann gravitationsbedingt der Flüssigkeit, so dass die Flüssigkeit
in einer Vielzahl von Stellung des Pumpzerstäubers 30 aus
dem Flüssigkeitsbehälter 23 entnommen
werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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