DE102014206568A1

DE102014206568A1 - Dosiereinrichtung für einen Flüssigkeitsspender und Flüssigkeitsspender mit einer solchen

Info

Publication number: DE102014206568A1
Application number: DE102014206568.2A
Authority: DE
Inventors: Pia Rey; Jürgen Greiner-Perth; Stefan Ritsche
Original assignee: Aptar Radolfzell GmbH
Current assignee: Aptar Radolfzell GmbH
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2015-10-08
Also published as: WO2015150082A1

Abstract

Bekannt ist eine Dosiereinrichtung (20) für einen Flüssigkeitsspender (10) mit einem Dosierkanal (32), einer Eintrittsöffnung (34), durch die Flüssigkeit in den Dosierkanal (32) gelangt, einer Austrittsöffnung (36), durch die die Flüssigkeit aus dem Dosierkanal (32) austritt, und einem Dosierkörper (60), der in einer Verlagerungsrichtung (2) zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage im Dosierkanal (32) frei translativ beweglich ist Es werden verschiedene Maßnahmen zur wirtschaftlichen Herstellung und anforderungsspezifischen Anpassung gattungsgemäßer Dosiereinrichtungen sowie zur Verbesserung der Austragcharakteristik vorgeschlagen.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für einen Flüssigkeitsspender. Die Dosiervorrichtung verfügt über einen Dosierkanal, eine Eintrittsöffnung, durch die Flüssigkeit in den Dosierkanal gelangt, eine Austrittsöffnung, durch die die Flüssigkeit aus dem Dosierkanal austritt, und einen Dosierkörper, der im Dosierkanal zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage bezogen auf eine Verlagerungsrichtung frei translativ beweglich ist. Dabei sind eine Dichtfläche am Dosierkörper und ein Ventilsitz an der Austrittsöffnung derart aufeinander abgestimmt, dass sie gemeinsam die Austrittsöffnung verschließen können, wenn der Dosierkörper seine austrittsöffnungsseitige Endlage einnimmt.
Bei Flüssigkeitsspendern, insbesondere bei Flüssigkeitsspendern im pharmazeutischen / medizinischen Bereich, ist es gewünscht, eine einfache Möglichkeit des Abmessens definierter Flüssigkeitsmengen zu gewährleisten. Hierfür dienen gattungsgemäße Dosiereinrichtungen, die dafür vorgesehen sind, Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsspender im Zuge des Austrags der Flüssigkeit abzumessen, so dass mit einem Austragvorgang nur eine zumindest in etwa gleichbleibende Flüssigkeitsmenge ausgetragen wird. Solche Dosiereinrichtungen sind üblicherweise in Art eines Einsatzes oder Aufsatzes auf meist flaschenförmigen Flüssigkeitsspeichern aufgesetzt oder eingesetzt.
Anforderung an gattungsgemäße Dosiereinrichtungen ist in der Praxis, dass diese kostengünstig herstellbar sind, dennoch eine zuverlässige Funktionsweise gewährleisten und eine Anpassbarkeit an verschiedene auszutragende Flüssigkeiten ermöglichen.
Aus der WO 2010/052390 A1 ist eine gattungsgemäße Dosiereinrichtung bekannt. Diese verfügt über einen Ventilkörper, welcher innerhalb einer Kammer gelagert ist, die an einem Ende mit einer Eintrittsöffnung und am gegenüberliegenden Ende mit einer Austrittsöffnung versehen ist. Der Ventilkörper ist innerhalb der genannten Kammer zumindest bei einigen vorgeschlagenen Ausgestaltungen frei beweglich. In der für den Austrag vorgesehenen bestimmungsgemäßen Überkopflage, in der die Austrittsöffnung nach unten weist, schwimmt der Ventilkörper aufgrund seiner gegenüber der Flüssigkeit geringeren Dichte auf und legt sich an die Eintrittsöffnung der Kammer an. Wenn nun ein Flüssigkeitsdruck erzeugt wird, drückt dieser den Dosierkörper nach unten, also in Richtung der Austrittsöffnung, während die Flüssigkeit, die schon zuvor zwischen der Austrittsöffnung und dem Dosierkörper angeordnet war, sowie weitere Flüssigkeit, die am Dosierkörper während dessen Bewegung in Richtung der Austrittsöffnung vorbeiströmt, durch die Austrittsöffnung hindurch ausgegeben wird. Sobald der Dosierkörper die Austrittsöffnung erreicht, legt er sich dort an einen planen Ventilsitz an und versperrt die Austrittsöffnung hierdurch.
Das in der genannten WO 2010/052390 A1 beschriebene System hat sich als in der Praxis gut verwendbar herausgestellt. Allerdings weist es noch eine Reihe von Nachteilen in Hinblick auf die Herstellbarkeit und Anpassbarkeit an verschiedene Rahmenbedingungen und die Funktionssicherheit im Betrieb auf.
AUFGABE UND LÖSUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Dosiereinrichtung dahingehend weiterzubilden, dass diese die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermindert und insbesondere eine Verbesserung hinsichtlich der Herstellbarkeit der Dosiereinrichtung, der Reproduzierbarkeit des Austragergebnisses und der Anpassbarkeit der Dosiereinrichtung an unterschiedliche Flüssigkeiten und Austragmengen darstellt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der bewegliche Dosierkörper zweiteilig ausgebildet ist.
Der Dosierkörper besteht also gemäß dieser Weiterbildung aus zwei separat gefertigten Bauteilen, welche so zu einem gemeinsamen Dosierkörper zusammengefügt sind, dass dieser im Betrieb formstabil ist. Die mindestens zwei Dosierkörperbauteile bleiben im Betrieb also in fester Position zueinander.
Die Gestaltung des Dosierkörpers mit zwei Bauteilen ist insbesondere von Vorteil, um auf Basis übereinstimmender Dosierkörperbauteile Dosierkörper verschiedener Charakteristik zu schaffen. So kann es insbesondere von Vorteil sein, wenn die beiden Dosierkörperbauteile gemeinsam einen Hohlraum des Dosierkörpers flüssigkeitsdicht verschließen. Ein solcher Hohlraum ist von Vorteil, da er es gestattet, Kunststoffe zu verwenden, deren spezifisches Gewicht größer als das der auszutragenden Flüssigkeit ist, wobei dennoch der Dosierkörper als Ganzes in der gewünschten Weise einen Schwimmkörper bilden kann, der in der Lage ist, mittels Auftrieb in der auszutragenden Flüssigkeit nach oben zu steigen. Die beiden Dosierkörperbauteile können so ausgebildet sein, dass sie in nur einer vorgegebenen Relativstellung miteinander verbunden werden können und dabei einen Hohlraum definierter Größe bilden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die beiden Dosierkörperbauteile in unterschiedlichen Relativstellungen miteinander dauerhaft verbindbar sind, so dass hierdurch das Innenvolumen des Hohlraums beeinflusst werden kann. Dies gestattet es, baugleiche Dosierkörperbauteile für Dosierkörper unterschiedlicher Verdrängung zu verwenden, die beispielsweise bei Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität jeweils ideal sein können.
Eine besonders einfache Möglichkeit, eine solche flexible Einstellbarkeit des Innenvolumens des Hohlraums zu ermöglichen, liegt darin, die Dosierkörperbauteile zur kraftschlüssig bleibenden Festlegung aneinander auszubilden. Hierunter wird verstanden, dass eines der Dosierkörperbauteile in das andere eingeschoben oder auf das andere aufgeschoben werden kann und in der dabei bewirkten Relativstellung durch Reibkräfte gehalten verbleibt. Hierdurch ist eine stufenlose Einstellbarkeit der Verdrängung des Dosierkörpers möglich. Alternativ können Formschlussmittel zur Arretierung der Dosierkörperbauteile aneinander in einer von mehreren Arretierungsstellungen vorgesehen sein. So kann beispielsweise an einem der Dosierkörperbauteile eine Rastleiter vorgesehen sein, zu der korrespondierend eine Rastkante am anderen Dosierkörperbauteil vorgesehen ist. Dies gestattet die Kopplung der beiden Dosierkörperbauteile in einer von mehreren definierten Stellungen. Wenngleich aus fertigungstechnischen Gründen nicht bevorzugt, ist es auch möglich, die beiden Dosierkörperbauteile des Dosierkörpers stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Dies kann insbesondere das Verkleben zweier Dosierkörperbauteile vorsehen.
Die Gestaltung des Dosierkörpers aus mindestens zwei Dosierkörperbauteilen gestattet neben den beschriebenen Vorteilen auch die ideale Anpassung der jeweiligen Materialien des Dosierkörperbauteils an ihren jeweiligen Zweck. Es ist daher von Vorteil, wenn die beiden Dosierkörperbauteile aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei es sich vorzugsweise insbesondere um Kunststoffe unterschiedlichen E-Moduls und/oder unterschiedliche Oberflächeneigenschaften handelt. So ist es von besonderem Vorteil, wenn jener Abschnitt des Dosierkörpers, der als Gleitfläche im Dosierkanal dient, aus einem Kunststoff mit geringer Reibneigung besteht, während die Ventilfläche vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff besteht, insbesondere mit einem E-Modul kleiner 300 N/mm². Hierdurch wird der Zielkonflikt aufgelöst, der darin bestand, dass ein elastisches und zu Reibung neigendes Material an der Gleitfläche ein Verkanten des Dosierkörpers bewirken kann, während ein zu starres und unelastisches Material im Bereich der Ventilfläche eine zuverlässige Abdichtung erschwert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dosierkanal längenveränderlich ausgebildet ist, so dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Endlage des Dosierkörpers hierdurch einstellbar ist.
Da wie eingangs erwähnt das Austragsprinzip bei gattungsgemäßen und erfindungsgemäßen Dosiervorrichtungen vorsieht, dass im Zuge des Austrags der Dosierkörper den Dosierkanal entlangläuft, bis er die Austrittsöffnung erreicht und verschließt, hängt die bis dahin ausgetragene Flüssigkeitsmenge maßgeblich von der Länge des Dosierkanals ab. Somit ist es möglich, über die Längenveränderlichkeit des Dosierkanals auch die jeweils auszutragende Flüssigkeitsmenge einzustellen. Gemäß dieser Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine solche Einstellbarkeit gegeben ist, worunter zu verstehen ist, dass die die Endlagen definierenden Bauteile in einer von mehreren Relativstellungen und insbesondere Relativbeanstandungen gegeneinander festgelegt werden können. Dies kann im Rahmen der Montage oder anschließend durch den Endbenutzer erfolgen.
Besonders von Vorteil ist es, wenn die erste und zweite Endlage des Dosierkörpers jeweils durch Anschlagsflächen definiert sind, wobei die Anschlagsflächen an zwei unterschiedlichen Bauteilen vorgesehen sind, die gegeneinander verlagerbar sind. Hierbei können insbesondere die Bauteile mit einem Relativbewegungsmechanismus gekoppelt sein, durch den eine Drehstellungsveränderung der Bauteile gegeneinander eine Abstandsveränderung der Anschlagsflächen verursacht. Eine solche Drehstellungsveränderung ist beispielsweise dadurch zu erzielen, dass an einem der Bauteile eine Stellhandhabe, insbesondere eine Art eines Stellrings, vorgesehen ist, durch die die Relativbewegung zwischen den Bauteilen verursacht wird. Um über eine Drehbewegung die Anschlagsflächen hinsichtlich ihres Abstands zueinander zu verändern, kann eines der Bauteile über ein Gewinde oder eine helixabschnittsförmige Kulisse gegenüber dem anderen Bauteil geführt beweglich sein.
Alternativ zur Längenveränderbarkeit kann eine ähnliches Anpassbarkeit auch erzielt werden, indem der Dosierkörper jeweils eine in Richtung der Austrittsöffnung und eine in Richtung der Eintrittsöffnung gerichtete Kontaktfläche aufweist, wobei jeweils eine Kontaktfläche an jeweils einem der beiden Dosierkörperbauteile vorgesehen ist, so dass der Abstand der Kontaktflächen in Abhängigkeit der Relativstellung der beiden Dosierkörperbauteile veränderlich ist. Durch eine Verkürzung des Dosierkörpers wird ebenso wie durch eine Verlängerung des Dosierkanals eine längere Distanz geschaffen, die der Dosierkörper bis zur Austragsöffnung zurücklegen muss.
Als dritter Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, die Dichtfläche am Dosierkörper und den als Gegenfläche agierenden Ventilsitz an der Austrittsöffnung zur flächigen Anlagen aneinander auszubilden, wobei ein Normalenvektor auf der Dichtfläche und dem Ventilsitz mit der Verlagerungsrichtung des Dosierkörpers einen Winkel größer 0° einschließt. Durch eine im makroskopischen Sinne flächige Anlage der Dichtfläche und des Ventilsitzes aneinander wird die Dichtwirkung verbessert. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da bei einem gattungs- und erfindungsgemäßen Spender ein Andrücken des Dosierkörpers am Ventilsitz mittels einer Feder oder einem vergleichbaren Kraftbeaufschlagungsmittel nicht stattfindet, so dass die Gefahr einer Undichtigkeit vergleichsweise groß ist. Ein Linienkontakt zur Herstellung der Dichtwirkung ist deshalb nachteilig und der vorgeschlagene flächige Kontakt in der Praxis deutlich besser. Zusätzlich ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass ein Normalenvektor auf der Dichtfläche und dem Ventilsitz mit der Verlagerungsrichtung einen Winkel größer 0° einschließt, also die Dichtfläche und der Ventilsitz gegenüber der Verlagerungsrichtung schräggestellt sind. Hierdurch wird die Dichtwirkung nochmals verbessert, da zum einen bei gleichem Bauraum eine größere Dichtfläche realisierbar ist. Zum anderen führt eine Ausgestaltung der Dichtfläche und des Ventilsitzes mit konischer Formgebung auch zu einer vorteilhaften automatischen Ausrichtung des Dosierkörpers am Ventilsitz, welcher der Dichtigkeit förderlich ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dichtfläche und der Ventilsitz jeweils pyramidenstumpfförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind und im Bereich der jeweiligen Mantelfläche aneinander anliegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dosierkörper über eine außenliegende Gleitfläche verfügt, mittels derer er im Dosierkanal seitlich geführt ist, wobei das Material der Gleitfläche und das Material der Dichtfläche sich voneinander unterscheiden. Der Vorteil hierbei ist im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Zweistückigkeit des Dosierkörpers bereits erläutert worden. Eine solche Zweistückigkeit ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da es zur Erzielung der gewünschten Vorteile alleine auf die verschiedenen Materialien ankommt. Diese können jedoch auch im Mehrkomponentenspritzguss erzielt werden, bei dem ein Bauteil in einer veränderbaren Kavität erzeugt wird, indem zunächst ein erster Abschnitt in einer Teilkavität mittels eines ersten Kunststoffs erzeugt wird und anschließend nach Vergrößern der Kavität in einem zweiten Schritt durch einen zweiten Kunststoff um einen zweiten Abschnitt ergänzt wird. Die beiden unterschiedlichen Kunststoffe, die nacheinander der gleichen bzw. zusammenhängenden Kavitäten zugeführt werden, verbinden sich beim Zweikomponenten- und Mehrkomponentenspritzguss durch Vermengung sehr innig und stoffschlüssig.
Auch wenn der Dosierkörper auf diese Art und Weise hergestellt wird, ist es von Vorteil, wenn das Material der Gleitfläche eine geringere Elastizität als das Material der Dichtfläche des Dosierkörpers aufweist. Insbesondere liegt der E-Modul der Dichtfläche vorzugsweise bei weniger als 300 N/mm2.
Der Dosierkanal einer gattungsgemäßen Dosiereinrichtung wird vorzugsweise von einer seitlichen Dosierkanalwandung umgeben, die insbesondere vorzugsweise eine kreisförmige oder rechteckige Grundform aufweist.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass an dieser Dosierkanalwandung in den Dosierkanal hineinragende Führungsrippen zur Führung des Dosierkörpers vorgesehen sind.
Zumindest über eine Teillänge, vorzugsweise über zumindest annährend (> 80%) der Gesamtlänge sind solche Rippen vorgesehen, wobei insbesondere vorzugsweise mindestens drei Rippen vorgesehen sind. Vorteilhaft ist es, wenn mehr als drei, insbesondere sechs Rippen, über den Umfang verteilt, insbesondere gleich verteilt, nach innen ragend vorgesehen sind. Diese Führungsrippen sind von Vorteil, da sie einen Umfließungsbereich für den Dosierkörper bilden, in den der Dosierkörper nicht hineingelangen kann. Es lässt sich somit in sehr definierter Weise bestimmen, welche Flüssigkeitsmenge ausgetragen werden soll, bis der Dosierkörper die Auslassöffnung verschließt. Insbesondere ist es durch die Gleitflächen, die durch die nach innen gewandten Enden der Rippen definiert werden, möglich, den Dosierkörper eng zu führen, so dass dieser nicht zu verkanten droht.
Die Führungsrippen können darüber hinaus genutzt werden, um einen Haltemechanismus zu realisieren, durch den der Dosierkörper im Dosierkanal gehalten wird. Hierfür weisen die Führungsrippen oder zumindest einige der Führungsrippen vorzugsweise nach innen ragende Fortsätze im Bereich der Eintrittsöffnung auf, die so weit nach innen ragen, dass der Dosierkörper nicht hindurchpasst, sofern diese nicht gezielt ausgelenkt werden. Ein solches Auslenken kann während der Montage der Dosiereinrichtung geschehen. Um es zu erleichtern, sind die Fortsätze vorzugsweise mit Schrägen versehen, die eine erleichterte Auslenkung beim Hineindrücken des Dosierkörpers ermöglichen.
Die Austrittsöffnung der Dosiereinrichtung stimmt vorzugsweise überein mit der Austrittsöffnung eines Spenders, der über eine solche Dosiereinrichtung verfügt. Um in der Überkopflage das Austreten von Flüssigkeit vor Aufbau eines Drucks im Flüssigkeitsspeicher zu verhindern, kann in der in der WO 2010/052390 A1 beschriebenen Weise ein druckabhängig öffnendes Auslassventil vorgesehen sein. Als zusätzliche oder vorzugsweise alternative Maßnahme wird vorgeschlagen, das Länge/Breite-Verhältnis eines Austrittskanals, der als Austrittsöffnung vorgesehen ist, besonders zu gestalten. So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein mittlerer Kanaldurchmesser am Austrittskanal vorgesehen ist, der geringer als die Kanallänge des Austrittskanals ist. Als mittlerer Kanaldurchmesser wird dabei der Durchmesser eines kreisförmigen Kanals angesehen, dessen freie Durchtrittsfläche der Durchtrittsfläche des Austrittskanals an seiner engsten Stelle entspricht. Durch die vergleichsweise große Länge des Kanals bzw. den vergleichsweise geringen Kanaldurchmesser kann verhindert werden, dass gleichzeitig Flüssigkeit austreten kann und Luft eingesogen werden kann. Solange der Flüssigkeitsdruck im Spender und der Dosiereinrichtung in etwa dem Umgebungsdruck entspricht, wird daher weder Flüssigkeit abgegeben noch Luft eingesogen. Somit ist es möglich, den Spender ohne Flüssigkeitsverlust bzw. mit nur minimalem Flüssigkeitsverlust bis in die zur Verwendung vorgesehene Überkopf-Ausrichtung zu bringen und erst dort durch Aufbauen eines Austragdrucks, insbesondere Zusammendrücken eines Flüssigkeitsspeichers, den Austragvorgang beginnen zu lassen. Besonders vorteilhaft ist es einerseits, wenn der Kanal noch länger als der mittlere Kanaldurchmesser ist, insbesondere mindestens doppelt so lang. Hierdurch wird die Neigung zu ungewolltem Flüssigkeitsaustritt nochmals verringert. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass eine Gestaltung des Austrittskanals von besonderem Vorteil ist, dessen mittlerer Durchmesser nicht größer als 4 mm ist und dessen Länge nicht kürzer als 4 mm ist.
Besonders vorteilhaft ist es bei einem gattungsgemäßen Spender, wenn gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung die Dosierkanalwandung, die den Dosierkanal umgibt, einen freien Innenquerschnitt des Dosierkanals definiert. Der vom beweglichen Dosierkörper in einer Blickrichtung in Verlagerungsrichtung überdeckte Teilbereich dieses freien Innenquerschnitts beträgt vorzugsweise maximal 60% des freien Innenquerschnitts. Von der Gesamtfläche des freien Innenquerschnitts verbleiben somit mindestens 40% zum ungehinderten Durchströmen von Flüssigkeit am Dosierkörper vorbei. Um einen derartig hohen Anteil realisieren zu können, sind einerseits die bereits genannten Rippen an der Innenwandung eine mögliche Gestaltung. Denkbar sind jedoch auch vom Dosierkörper nach außen weisende Stützarme, insbesondere vorzugsweise mindestens drei solche Stützarme, die so bemessen sind, dass sie eine Lagerung des Dosierkörpers mit nur geringem Spiel quer zur Verlagerungsrichtung gewährleisten und in Zwischenbereichen zwischen diesen Armen große Freibereiche zum Durchströmen mit Flüssigkeit verbleiben.
Weiterhin ist es bei einer Alternative hierzu von Vorteil, wenn Gleitflächen am beweglichen Dosierkörper, die zum führenden Zusammenwirken mit der Wandungsfläche vorgesehen sind, bezogen auf den Querschnitt des Dosierkanals eine Größe von maximal 50% der Größe der nach innen weisenden Wandungsflächen dieses Dosierkanals aufweisen. Hierdurch wird demnach vorgeschlagen, dass jene Flächen an der Außenseite des Dosierkörpers, die aufgrund ihrer Anordnung in Kontakt mit der Innwandung des Dosierkanals gelangen können, maximal 50%, vorzugsweise maximal 25%, jener Fläche ausmachen, die korrespondierend hierzu nach innen weisend an der Innenwandung des Dosierkanals vorgesehen sind. Es kommt somit zu einem nur geringen Berührkontakt zwischen Dosierkanal und Dosierkörper, wodurch wirksam ein Verkanten verhindert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Dosierkörper ein Grundkörper und ein Verschlussdeckel auf, so dass durch diese gemeinsam ein Hohlraum definiert wird, der für die gewünschte Auftriebswirkung vorteilhaft ist. Dabei sind der Verschlussdeckel und der Grundkörper über einen verformbaren Verbindungsabschnitt, insbesondere in Art eines Filmschaniers, miteinander einstückig verbunden. Der Verschlussdeckel kann gegenüber dem Grundkörper aufgrund der Verformbarkeit des Verbindungsabschnitts in eine Schließstellung bewegt werden, in der er einen freien Hohlraum gemeinsam mit dem Grundkörper begrenzt. Die Verbindung des Grundkörpers und des Verschlussdeckels mit einem verformbaren Verbindungsabschnitt erleichtert die Montage nach gemeinsamen Spritzgießen des Grundkörpers und des Verschlussdeckels. Es sind sowohl Gestaltungen denkbar, bei denen diese Zweiteilung lediglich der Montagevereinfachung dient, als auch solche, bei denen aufgrund des verformbaren Verbindungsabschnitts mehrere mögliche Schließstellungen gegeben sind. In der der Verschlussdeckel am Grundkörper befestigbar ist. Hierdurch lassen sich wiederrum ein variabler Innenraum und damit ein einstellbarer Auftrieb erzielen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie von Variationen hiervon. In den Figuren zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Spender in einer geschnittenen Seitendarstellung,
2 den Spender der 1 in einer geschnittenen Draufsicht,
3a und 3b eine erste alternative Ausgestaltung für die Dosiereinrichtung des Spenders der 1 und 2,
4 bis 7 weitere Varianten von Dosiereinrichtungen für den Spender der 1 und 2,
8a und 8b eine weitere Variante einer Dosiereinrichtung für den Spender gemäß 1 und 2 und
8c ein alternatives Dosierkörperbauteil für die Dosiereinrichtung gemäß 8a und 8b.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Spender in einer schematischen, geschnittenen Seitenansicht und Draufsicht.
Der Spender 10 verfügt über einen Flüssigkeitsspeicher 12, der in Art einer Quetschflasche („Squeeze Bottle“) ausgebildet ist. Am oberen Ende verfügt der Spender über einen Auslasshals 14, in den eine Dosiereinrichtung 20 eingeschoben ist.
Die Dosiereinrichtung 20 besteht aus einem bei der Gestaltung der 1 und 2 einstückig ausgebildeten Gehäuse 30 und einem darein eingesetzten Dosierkörper 60.
Das Gehäuse 30 verfügt über einen Dosierkanal 32, der am bezogen auf 1 unteren Ende offen ausgebildet ist, so dass hier eine Eintrittsöffnung 34 vorhanden ist. Am gegenüberliegenden oberen Ende verfügt das Gehäuse 30 über eine konische Ventilfläche 38, die in eine Austrittsöffnung 36 mündet.
Der Dosierkanal weist eine Wandung 40 mit kreisrunder Grundform auf, von der sich, wie insbesondere in 2 ersichtlich ist, Rippen 42 nach innen erstrecken. Am unteren Ende dieser Rippen 42 sind Rastnasen 44 vorgesehen.
In den Dosierkanal 32 ist der Dosierkörper 60 eingesetzt. Dieser ist zwischen einer unteren Endlage und einer gestrichelt angedeuteten oberen Endlage verschieblich.
Die Benutzung eines solchen Spenders sieht vor, dass dieser in einer Überkopflage gebracht wird, in der die Austrittsöffnung 36 nach unten weist. Die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 12 kann in dieser Stellung ungehindert bis zur Austrittsöffnung 36 gelangen, da sie in Zwischenbereichen 32a zwischen den Rippen 42 am Dosierkörper 60 vorbeiströmen kann. Sie drückt den Dosierkörper 60 aufgrund der Tatsache, dass dieser eine geringere Dichte als die Flüssigkeit aufweist, nach oben, so dass der Dosierkörper 60 vor Beginn eines Austragvorgangs bei bereits in über Kopflage befindlichem Spender 10 in jener nicht gestrichelten Stellung angeordnet ist, die sich der 1 entnehmen lässt.
Wenn nun durch Zusammendrücken des Flüssigkeitsspeichers 12 der Druck im Flüssigkeitsspeicher 12 erhöht wird, wird die Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung 36 hindurch gedrückt. Gleichzeitig beginnt der Dosierkörper 60 unter dem Einfluss der vorbeiströmenden und aus Richtung der Eintrittsöffnung 34 nachdrückenden Flüssigkeit in Richtung der in 1 gestrichelt dargestellten Lage verlagert zu werden, bis er schlussendlich mit einer Dichtfläche 64 an der Ventilfläche 38 zum Anliegen kommt. Durch die jeweils konische Ausgestaltung der Dichtfläche 64 und der Ventilfläche 38 legen sich diese Flächen flächig aneinander an, so dass der weitere Zugang zur Austrittsöffnung 36 versperrt ist. Der Austragvorgang endet.
Wird nun der auf die Flasche ausgeübte Druck entfällt, so strömt Luft durch die Austrittsöffnung 36 in den Flüssigkeitsspeicher 12 ein, um den sich einstellenden Unterdruck im Flüssigkeitsspeicher auszugleichen. Die Luft fördert dabei auch den Dosierkörper 60 wieder in Richtung der 1 nicht gestrichelten dargestellten Position. Diese Bewegung wird noch dadurch unterstützt, dass der Dosierkörper 60 aufgrund seiner Verdrängung auf der Flüssigkeit schwimmfähig ist und somit in Richtung der in 1 nicht gestrichelten Lage auch durch seinen Auftrieb gedrückt wird, sobald Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 12 in den entstehenden Bereich zwischen Dosierkörper 60 und der Austrittsöffnung 36 eindrängt.
Die Austrittsöffnung 36 weist bei der Ausgestaltung gemäß 1 eine kanalartige Gestalt auf, die Länge des Kanals ist etwa viermal so groß wie dessen Durchmesser. Dies führt dazu, dass der Spender ohne erhebliches Tropfen in die Überkopflage gebracht werden kann.
Der Dosierkörper 60 ist zweiteilig aufgeteilt. Er weist einen bezugnehmend auf 1 nach unten offenen Hülsenkörper 70 sowie einen darein eingesetzten Stopfen 72 auf. Die Verdrängung durch diesen Dosierkörper 60 und die somit resultierende Auftriebskraft kann dadurch eingestellt werden, dass der Stopfen 72 variabel weit in den Hülsenkörper 70 eingeschoben werden kann. Die beiden Dosierkörperbauteile 70, 72 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Stopfen 72 in jeder beliebigen Einschubtiefe kraftschlüssig hält.
3a zeigt eine alternative Gestaltung. Bei dieser ist vorgesehen, dass das Gehäuse 30 einen Hauptabschnitt 30a aufweist, der die Wandung 40 des Dosierkanals 32 und die genannte Rippen 42 umfasst. Die Ventilfläche 38 an der Ausgangsseite und die Austrittsöffnung 36 sind Teil eines Gewindeeinsatzes 30b, der mittels eines Gewindes 31 in den Hauptabschnitt 30a eingeschraubt ist. Zur Handhabung des Gewindeeinsatzes 30b weist dieser einen Handhabungsring 35 auf, welcher es gestattet, durch eine Schraubbewegung des Gewindeabschnitts 30b gegenüber dem Hauptabschnitt 30a den Gewindeeinsatz 30b in Längsrichtung 2 zu verlagern. Hierdurch wird die Länge des Dosierkanals 32 verändert. Durch diese Längenänderung ergibt sich auch eine größere Zeitspanne, die es braucht, bis der Dosierkörper 60 nach Beginn des Austragvorgangs bis in seine die Austrittsöffnung 36 verschließende Endlage gelangt. Somit lässt sich die im Zuge einer Betätigung ausgetragene Flüssigkeitsmenge beeinflussen.
Bei der Ausgestaltung gemäß 4 ist der Dosierkörper 60 dreiteilig ausgebildet. Neben den bereits genannten Teilen verfügt er über einen Konusaufsatz 74, welcher Flüssigkeitsdicht mittels Rastmitteln 94a am Hülsenkörper 70 befestigt ist. Hierdurch wird erreicht, dass eine außenliegende Gleitfläche 60a des Dosierkörpers 60 aus einem anderen Material bestehen kann als die Dichtfläche 64. Die Dichtfläche 64 kann damit aus einem weicheren und elastischeren Material gefertigt sein, welches ein besonders dichtes Anliegen an der Ventilfläche 86 bewirkt.
Ein ähnlicher Effekt lässt sich in der durch 5 verdeutlichten Weise auch dadurch erzielen, dass der Dosierkörper 60 zumindest abschnittsteilweise im Zweikomponentenspritzguss einstückig hergestellt ist. Vorliegend ist die Dichtfläche 64 aus einem weicheren Material gefertigt und durch zwei Komponentenspritzguss stoffschlüssig an dem Hülsenkörper 70 des Dosierkörpers 60 befestigt.
Bei der Ausgestaltung gemäß 6 ist der Stopfen 72 einstückig mit dem Hülsenkörper 70 ausgebildet. Beide sind durch ein Filmscharnier 71 miteinander verbunden und bestehen aus identischen Material. Jedoch ist auch hier die Verwendung von Zweikomponentenspritzguss möglich.
Die Fertigung des Dosierkörpers 60 der 6 erfolgt nicht in der dargestellten Relativstellung zwischen dem Stopfen 72 und dem Hülsenkörper 70. Stattdessen werden diese nebeneinanderliegend spritzgegossen und anschließend die Verformbarkeit des Filmscharniers 41e nutzend ineinandergeschoben und bleiben dort kraftschlüssig aneinander lagefixiert. Der Montagevorgang zur Herstellung des Dosierkörpers 60 bildenden Hohlkörpers wird durch die unmittelbare Verbindung des Stopfens 72 und des Hülsenkörpers 70 erleichtert.
Die Ausgestaltung der 7 ähnelt jener der 1 und 2. Allerdings ist hier eine formschlüssige Koppelung des Stopfens 72 mit dem Hülsenkörper 70 vorgesehen. Hierfür sind an der Innenseite des Hülsenkörpers 70 umlaufende 70a Nuten vorgesehen, in die ein am Stopfen 72 außenseitig vorgesehener Ring 72a eingreift. Durch verschiedene Nuten an der Innenseite des Hülsenkörpers 70 ist die formschlüssige Arretierung in verschiedenen Stellungen möglich, um hierdurch eine flexible Anwendbarkeit zu gewährleisten.
Die Ausgestaltung der Dosiereinrichtung gemäß 8a unterscheidet sich von den vorangegangenen Dosiereinrichtungen dadurch, dass die nach innen weisenden Rippen hier entfallen sind. Die Wandung 40 des Dosierkanals 32 weist somit einen vollständig runden Querschnitt auf. Um dennoch das Vorbeiströmen von Flüssigkeit zu gestatten, verfügt der Dosierkörper 60 an seinen beiden Dosierkörperbauteilen 76, 78 über nach außen weisende Gleitarme 78c die für eine reibungsarme und definierte Führung des Dosierkörpers 60 im Dosierkanal 32 sorgen. Die beiden Dosierkörperbauteile 76, 78 sind unter Bildung eines Hohlraum 62 ineinandergeschoben, wobei beide Dosierkörperbauteile 76, 78 hierfür über aneinander zur Bildung eines reibschlüssigen Fixierung angepasste hohlzylindrische Abschnitte 76a, 78a verfügen.
Eine der Besonderheiten des Dosierkörpers 60 der 8a bis 8c liegt darin, dass dieser durch die Anpassbarkeit der nach Montage bleibenden Relativanordnungen der beiden Dosierkörperbauteile 76, 78 bezüglich seiner Länge variierbar ist, so dass auch die maximale Verlagerungsstrecke des Dosierkörpers 60 einstellbar ist. Dies gestattet ähnlich der Ausgestaltung der 3a und 3b eine Anpassung der auszutragenden Flüssigkeitsmenge, wobei die Anpassung über die Längserstreckung des Dosierkörpers 60 naturgemäß nur während der Montage möglich ist und somit anders als bei der Ausgestaltung gemäß 3a und 3b dem Endbenutzer nicht zugänglich ist.
Eine weitere Besonderheit des Dosierkörpers der 8a und 8c ist durch 8c verdeutlicht. Durch den Austausch des unteren Dosierkörperbauteils 78 ist es möglich, den Querschnittsanteil zu verändern, den der Dosierkörper 60 im Dosierkanal 32 einnimmt. Auch hierdurch lässt sich die Flüssigkeitsmenge einstellen, die durch die Austrittsöffnung 36 austritt, bevor die Dichtfläche 64 an der Ventilfläche 38 zum Anliegen kommt und dadurch die Austrittsöffnung 36 verschließt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/052390 A1 [0004, 0005, 0024]

Claims

Dosiereinrichtung (20) für einen Flüssigkeitsspender (10) mit – einem Dosierkanal (32), – einer Eintrittsöffnung (34), durch die Flüssigkeit in den Dosierkanal (32) gelangt, – einer Austrittsöffnung (36), durch die die Flüssigkeit aus dem Dosierkanal (32) austritt, – einem Dosierkörper (60), der in einer Verlagerungsrichtung (2) zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage im Dosierkanal (32) frei translativ beweglich ist, wobei – eine Dichtfläche (64) am Dosierkörper (60) und ein Ventilsitz (38) an der Austrittsöffnung (36) derart aufeinander abgestimmt sind, dass sie gemeinsam die Austrittsöffnung (36) verschließen können, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Dosierkörper (60) zweiteilig ausgebildet ist.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Dosierkörper (60) zwei Dosierkörperbauteile (70, 72; 76, 78) aufweist, die gemeinsam einen Hohlraum (62) des Dosierkörper flüssigkeitsdicht verschießen, wobei vorzugsweise die beiden Dosierkörperbauteile (70, 72; 76, 78) in unterschiedlichen Relativstellungen miteinander dauerhaft verbindbar sind, so dass hierdurch das Innenvolumen des Hohlraums (62) beeinflusst werden kann.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dosierkörperbauteile (70, 72; 76, 78) – für eine kraftschlüssige bleibende Festlegung aneinander ausgebildet sind und/oder – Formschlussmittel (70a, 72a) zur Arretierung aneinander in einer von mehreren Arretierungsstellungen aufweisen und/oder – stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Dosiereinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dosierkörperbauteile (70, 72, 74, 76, 78) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Dosiereinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkörper (60) jeweils eine in Richtung der Austrittsöffnung (36) und eine in Richtung der Eintrittsöffnung (34) gerichtete Kontaktfläche (76b, 78b) aufweist, wobei jeweils eine Kontaktfläche (76b, 78b) an jeweils einem der beiden Dosierkörperbauteile (76, 78) vorgesehen ist, so dass der Abstand der Kontaktflächen (76b, 78b) in Abhängigkeit der Relativstellung der beiden Dosierkörperbauteile (76, 78) veränderlich ist.
Dosiereinrichtung (20) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkanal (32) längenveränderlich ausgebildet ist, so dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Endlage des Dosierkörpers(60) hierdurch einstellbar ist.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Endlage des Dosierkörpers (60) jeweils durch Anschlagflächen (38, 44) definiert sind, wobei die Anschlagsflächen (38, 44) an zwei unterschiedlichen Bauteilen (30a, 30b) vorgesehen sind, die gegeneinander verlagerbar sind, wobei die Bauteile (30a, 30b) vorzugsweise mittels eines Relativbewegungsmechanismus gekoppelt sind, durch den eine Drehstellungsveränderung der Bauteile (30a, 30b) gegeneinander eine Abstandsveränderung der Anschlagflächen (38, 44) verursacht.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Bauteile (30a) zur ortsfest Befestigung an einem Spendergehäuse vorgesehen ist und das andere Bauteil (30b) einer zur manuellen Betätigung zugängliche Stellhandhabe (35) aufweist oder mit einer solchen gekoppelt ist, wobei die Stellhandhabe (35) insbesondere in Art eines Drehrings (35) ausgebildet ist.
Dosiereinrichtung (20) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (64) und der Ventilsitz (38) zur flächigen Anlage aneinander ausgebildet sind, wobei ein Normalenvektor auf der Dichtfläche (64) und dem Ventilsitz (38) mit der Verlagerungsrichtung (2) einen Winkel > 0° einschließt, vorzugsweise zwischen 15° und 75°, insbesondere zwischen 45° und 60°.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (64) und der Ventilsitz (38) jeweils pyramidenstumpfförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
Dosiereinrichtung (20) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkörper (60) über eine außenliegende Gleitfläche (60a) verfügt, mittels derer er im Dosierkanal (32) seitlich geführt ist, wobei das Material der Gleitfläche (60a) und das Material der Dichtfläche (64) sich voneinander unterscheiden.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkörper (60) als im Mehrkomponentenspritzguss hergestelltes Bauteil ausgebildet ist.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Gleitfläche (60a) eine geringere Elastizität als das Material der Dichtfläche (64) aufweist, wobei insbesondere das Material der Dichtfläche (64) ein E-Modul von weniger als 300 N/mm2 aufweist.
Dosiereinrichtung (20) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkanal (32) von einer seitlichen Dosierkanalwandung (40) umgeben wird, wobei die Dosierkanalwandung (40) innenseitig eine kreisförmige oder rechteckige Grundform aufweist, an der in den Dosierkanal (32) hineinragende Führungsrippen (42) zur Führung des Dosierkörpers (60) vorgesehen sind.
Dosiereinrichtung (20) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den Führungsrippen (42) endseitig Rastabschnitte (44) vorgesehen sind, die formschlüssig ein Entweichen des Dosierkörpers (60) aus dem Dosierkanal (32) verhindern.
Dosiereinrichtung (20) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (36) als Austrittskanal (36) ausgebildet ist, der einen mittleren Kanaldurchmesser aufweist, der geringer als die Kanallänge des Austrittskanals (36) ist, wobei vorzugsweise die Kanallänge mindestens doppelt so groß wie der Kanaldurchmesser ist und wobei insbesondere vorzugsweise der Austrittskanal (36) einen mittleren Durchmesser von maximal 4mm aufweist und eine Länge von mindestens 4mm aufweist.
Dosiereinrichtung (20) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkanal (32) von einer seitlichen Dosierkanalwandung (40) umgeben wird, deren nach innen gewandte Wandungsfläche einen freien Innenquerschnitt des Dosierkanals definiert, wobei – der vom beweglichen Dosierkörper (60) überdeckte Teilfläche dieses freien Innenquerschnitts maximal 60% des freien Innenquerschnitts überdeckt und/oder – Gleitflächen (78c) am beweglichen Dosierkörper, die zum führenden Zusammenwirken mit der Wandungsfläche (40) vorgesehen sind, bezogen auf den Querschnitt eine Größe von maximal 50% der Größe der nach innen gewandten Wandungsflächen aufweisen, vorzugsweise von maximal 30%.
Dosiereinrichtung (20) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkörper (60) einen Grundkörper (70) und einen Verschlussdeckel (72) aufweist, wobei der Verschlussdeckel (72) einstückig über einen verformbaren Verbindungsabschnitt (71) mit dem Grundkörper (70) verbunden ist, wobei der Verschlussdeckel (72) gegenüber dem Grundkörper (70) in eine Schließstellung bewegbar ist, in der er gemeinsam mit dem Grundkörper (70) einen freien Hohlraum (62) flüssigkeitsdicht begrenzt.
Spender (10) zum Austrag von Flüssigkeiten, wobei der Spender insbesondere zum Austrag pharmazeutischer Flüssigkeiten vorgesehen ist und insbesondere mit einer pharmazeutischen Flüssigkeit befüllt ist, mit – einem Flüssigkeitsspeicher (12) und – einer mit dem Flüssigkeitsspeicher (12) verbundenen Dosiereinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.