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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Entnahme von Flüssigkeit aus einem Reservoir.
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Zugrundeliegender Stand der Technik
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Flüssigkeitsspender zur Entnahme von Seifen und anderen ähnlichen Fluiden sind bekannt. Aus unterschiedlichen Gründen ist es bei einigen Anwendungen vorteilhaft, Seifen und andere ähnliche Fluide in Form von Schaum zu entnehmen. Im Vergleich zu Seife in flüssiger Form, wird im allgemeinen weniger Flüssigkeit verbraucht, wenn sie als Schaum vorliegt. Weiterhin wird Seife in Form von Schaum mit weniger Wahrscheinlichkeit von der Hand des Benutzers oder anderen zu säubernden Flächen abtropfen.
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Durch die
US 5,445,288 A ist ein Flüssigkeitsspender zur Entnahme von Schaum bekannt. Nachteilig bei solchen bekannten Flüssigkeitsspendern ist, daß bei Verwendung zusammen mit einem nicht zusammenfaltbaren oder steifen geschlossenen Seifenflüssigkeitsbehälter, ein Vakuum in dem Seifenflüssigkeitsbehälter gebildet wird, welches den Spender funktionsunfähig macht.
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Flüssigkeitsspender zur Entnahme von Flüssigkeiten ohne Schaumbildung der Flüssigkeit sind ebenfalls bekannt. Viele solche Spender haben ebenfalls den Nachteil, daß sie nicht zur Verwendung zusammen mit nicht zusammenfaltbaren oder steifen geschlossenen Behältern geeignet sind, weil die Pumpen ein Vakuum in dem Behälter erzeugen. Nicht zusammenfaltbare oder steife geschlossene Behälter haben den Nachteil, daß sie verschiedene Einweg-Ventilmechanismen erfordern, damit Luft in die Behälter unter Vakuum eintreten kann, um den Druck in den Behältern mit Atmosphärendruck auszugleichen. Solche Einweg-Ventile haben typischerweise den Nachteil, daß sie zumindest eine gewisse Unterdruckdifferenz in dem Behälter aufrechterhalten, wobei bei vielen zähflüssigen Seifen die Anwesenheit eines noch so kleinen Vakuums die Spenderfunktion beeinträchtigen kann.
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Weiterhin haben bekannte Seifenspender den Nachteil, daß sie nicht das Ersetzen der aus einem Flüssigkeitsbehälter entnommenen Flüssigkeit durch Luft und/oder nicht das Erzeugen eines Überdrucks in einem Behälter erlauben.
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Aus der
WO 94/12791 A1 ist ein Flüssigkeitsspender bekannt. Dieser Flüssigkeitsspender weist eine innere und eine äußere Kammer auf, wobei die Querschnittsfläche der inneren Kammer kleiner ist als die Querschnittsfläche der äußeren Kammer. Die innere und die äußere Kammer sind koaxial zu dem zu dem inneren Ende der äußeren Kammer hin offenen, äußeren Ende der inneren Kammer vorgesehen. Ein inneres Ende der inneren Kammer steht in Flüssigkeitsverbindung mit einem Reservoir. Es ist dort ferner ein in einer Kolbenkammer geführter Kolben vorgesehen, welcher zwischen einer ausgefahrenen Stellung und einer zurückgezogenen Stellung bewegbarer ist. Der Kolben weist einen axial verlaufenden, zentralen, hohlen Stiel auf, der einen zentralen Durchgang und einen Auslass aufweist. Eine innere Scheibe ist an dem Stiel vorgesehen, die an der Kammerwandung der inneren Kammer anliegt. Eine Zwischenscheibe ist an dem Stiel vorgesehen, die axial in einem Abstand von der inneren Scheibe vorgesehen ist. Es wird ferner eine äußere Scheibe ist an dem Stiel beschrieben, die an der Kammerwandung der äußeren Kammer anliegt, um einen nach außen gerichteten Flüssigkeitsstrom dazwischen zu verhindern. Es ist ein Einlass zwischen der äußeren Scheibe und der Zwischenscheibe an dem Stiel vorgesehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Um diese Nachteile der bekannten Geräte zumindest teilweise zu beheben, wird durch die vorliegende Erfindung eine Pumpe zur Entnahme von Fluiden geschaffen, durch welche aus einem Behälter entnommene Flüssigkeit ersetzt werden kann, vorzugsweise durch atmosphärische Luft. Durch die vorliegende Erfindung wird ebenfalls eine Pumpe zur Entnahme von Flüssigkeit in Form eines Schaums geschaffen, vorzugsweise ohne Erzeugung eines Vakuums in einem nicht zusammenfaltbaren oder steifen geschlossenen Behälter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Pumpe zur Entnahme einer Flüssigkeit zu schaffen.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Pumpe zur Entnahme einer Flüssigkeit in Form eines Schaums zu schaffen.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zur Entnahme von Flüssigkeit aus einem nicht zusammenfaltbaren oder steifen geschlossenen Behälter ohne Erzeugung eines Vakuums in dem Behälter zu schaffen.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, durch welche aus einem Behälter entnommene Flüssigkeit durch atmosphärische Luft ersetzt wird.
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Diese Aufgaben werden in einem Aspekt der Erfindung durch eine Pumpe zur Entnahme von Flüssigkeit aus einem Reservoir gelöst, enthaltend:
ein kolbenkammerbildendes Element mit einer inneren zylindrischen Kammer und einer äußeren zylindrischen Kammer, wobei die innere Kammer und die äußere Kammer jeweils einen Durchmesser, eine Kammerwandung, ein inneres Ende und ein äußeres Ende aufweisen,
wobei der Durchmesser der inneren Kammer kleiner als der Durchmesser der äußeren Kammer ist,
wobei die innere Kammer und die äußere Kammer koaxial zu dem zu dem inneren Ende der äußeren Kammer hin offenen, äußeren Ende der inneren Kammer sind,
wobei ein inneres Ende der inneren Kammer in Flüssigkeitsverbindung mit dem Reservoir steht,
ein in dem kolbenkammerbildenden Element aufgenommenes, kolbenbildendes Element, welches darin zwischen einer äußeren ausgefahrenen Stellung und einer inneren zurückgezogenen Stellung nach innen und nach außen axial bewegbar ist,
wobei das kolbenbildende Element einen axial verlaufenden, zentralen, hohlen Stiel aufweist, welcher einen zentralen, an einem inneren Ende geschlossenen Durchgang und einen Auslaß in der Nähe eines äußeren Endes aufweist eine innere Dichtungsscheibe an dem Stiel, welche sich radial nach außen von dem Stiel erstreckt und an der Kammerwandung der inneren Kammer anliegt,
eine Zwischendichtungsscheibe an dem Stiel, welche sich radial nach außen von dem Stiel erstreckt und an der Kammerwandung der inneren Kammer anliegt, wobei die Zwischendichtungsscheibe, bezogen auf dem inneren Ende des Stiels, axial nach außen in einem Abstand von der inneren Dichtungsscheibe vorgesehen ist,
eine äußere Dichtungsscheibe an dem Stiel, welche axial nach außen in einem Abstand von der Zwischendichtungsscheibe vorgesehen ist, sich radial nach außen von dem Stiel erstreckt und an der Kammerwandung der äußeren Kammer anliegt, um einen nach außen gerichteten Flüssigkeitsstrom dazwischen zu verhindern,
einen zwischen der äußeren Dichtungsscheibe und der Zwischendichtungsscheibe am Stiel vorgesehenen Einlaß, welcher mit dem Durchgang in Verbindung steht,
wobei, in der zurückgezogenen Stellung, die Zwischendichtungsscheibe in der inneren Kammer aufgenommen ist und einen Flüssigkeitsstrom von dem äußeren Ende der inneren Kammer nach außen daran vorbei verhindert, und die innere Dichtungsscheibe einen Flüssigkeitsstrom zwischen dem Reservoir und der inneren Kammer daran vorbei über das innere Ende der inneren Kammer nicht verhindert,
wobei, in der ausgefahrenen Stellung, die innere Dichtungsscheibe in der inneren Kammer aufgenommen ist und einen Flüssigkeitsstrom von dem inneren Ende der inneren Kammer nach innen daran vorbei verhindert, und die Zwischendichtungsscheibe einen Flüssigkeitsstrom zwischen der inneren Kammer und der äußeren Kammer über das äußere Ende der inneren Kammer nicht verhindert.
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Vorzugsweise hat die Pumpe ein poröses Glied in dem Durchgang zwischen dem Einlaß und dem Auslaß zum Erzeugen von Turbulenz in der dadurch strömenden Flüssigkeit zur Erzeugung von Schaum, wenn Luft und Flüssigkeit gleichzeitig hindurch strömt.
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In bevorzugte Ausführungsformen bewirkt die Pumpenanordnung das unmittelbare Ersetzen von Flüssigkeitsvolumina aus einem Behälter durch gleiche Luftvolumina, vorzugsweise bei im wesentlichen atmosphärischem Druck, bei gleichem Druck oder bei einem Druckausgleich, welcher dem atmosphärischen Druck zumindest gleich groß ist. Eine Gleitanordnung verdrängt vorzugsweise Flüssigkeit aus dem Behälter und Luft in den Behälter. Die Pumpe saugt Luft aus der Atmosphäre in eine Kammer, von welcher die Luft entweder zum Ersetzen von Flüssigkeit aus dem Behälter zur Verfügung steht, oder unter Druck gesetzt wird, um die Entnahme von Flüssigkeit zu unterstützen, vorzugsweise mit der Flüssigkeit gemischt zur Erzeugung von Schaum. Gravitationstrennung von Luft und zu entnehmender Flüssigkeit wird zum Ersetzten von Flüssigkeit durch Luft in dem Behälter verwendet, und um wahlweise Luft und Flüssigkeit zum Ausstoßen in Verbindung mit Durchgängen zu bringen.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Flüssigkeitsspenders mit einem Reservoir und einer Pumpenanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine teilweise auseinandergezogene perspektivischer Ansicht der Pumpenanordnung von 1.
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3 ist eine geschnittene Seitenansicht einer zusammengebauten Pumpenanordnung von 2, wobei sich das kolbenbildende Element in einer vollständig ausgefahrenen Stellung befindet.
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4 ist die gleiche Seitenansicht wie in 3.
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5 ist eine geschnittene Seitenansicht ähnlich 3, wobei sich das kolbenbildende Element jedoch in einer Zwischenstellung während eines Rückhubs befindet.
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6 ist eine geschnittene Seitenansicht ähnlich 3, wobei sich das kolbenbildende Element jedoch in einer vollständig zurückgezogenen Stellung befindet.
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7 ist eine geschnittene Seitenansicht im wesentlichen identisch mit 5, wobei sich das kolbenbildende Element in einer Zwischenstellung jedoch während eines Vorwärtshubs befindet.
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8 ist eine geschnittene Seitenansicht im wesentlichen identisch mit 3, jedoch am Ende eines Rückhubs.
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9 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Pumpenanordnung in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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10 und 11 sind geschnittene Seitenansichten des Körpers bzw. des kolbenbildenden Elements der Pumpenanordnung von 9.
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12 ist eine geschnittene Seitenansicht der Pumpe von 8 in einer vollständig ausgefahrenen Stellung.
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13 ist eine geschnittene Seitenansicht der Pumpenanordnung von 8 in einer Zwischenstellung.
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14 ist eine geschnittene Seitenansicht der Pumpenanordnung von 8 in einer vollständig zurückgezogenen Stellung.
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15 ist eine geschnittene Seitenansicht eines kolbenbildenden Elements für eine Pumpenanordnung in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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16 ist eine geschnittene Seitenansicht eines kolbenbildenden Elements für eine Pumpenanordnung in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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17 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Pumpenanordnung in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
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Zunächst werden die 2 und 3 betrachtet, welche eine allgemein mit 10 bezeichnete Pumpenanordnung zeigen. Die Pumpenanordnung 10 ist am besten in 2 gezeigt und enthält zwei Hauptelemente, nämlich einen kolbenkammerbildenden Körper 12 und ein kolbenbildendes Element 14.
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In 3 ist erkennbar, daß der kolbenkammerbildende Körper 12 eine innere zylindrische Kammer 18 und eine äußere zylindrische Kammer 20 aufweist, welche koaxial um eine Achse 22 angeordnet sind. Die innere Kammer 18 hat eine Einlaßöffnung 24 und eine Auslaßöffnung 26. Die innere Kammer 18 hat eine zylindrische Kammerseitenwand 28. Die Auslaßöffnung 26 ist zu einem Einlaßende der äußeren Kammer 20 von einer Öffnung in einer das innere Ende der äußeren Kammer 20 bildenden Schulter 32 offen. Die äußere Kammer 20 hat eine Auslaßöffnung 34 und eine zylindrische Kammerseitenwand 36.
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Das kolbenbildende Element 14 ist axial gleitbeweglich in dem kolbenkammerbildenden Körper 12 aufgenommen. Das kolbenbildende Element 14 hat einen langgestreckten Stiel 38, an welchem vier Scheiben im axialen Abstand voneinander vorgesehen sind. Eine innere Dichtungsscheibe 40 ist an einem innersten Ende vorgesehen und befindet sich in einem axialen Abstand von einer Zwischendichtungsscheibe 42, welche sich wiederum in einem axialen Abstand von einer äußeren Dichtungsscheibe 44 befindet. Die innere Dichtungsscheibe 40 und die Zwischendichtungsscheibe 42 sind axial gleitbeweglich in der inneren Kammer 18. Die innere Dichtungsscheibe 40 und die Zwischendichtungsscheibe 42 erstrecken sich radial nach außen von dem Stiel 38, so daß sie abdichtend an der Kammerseitenwand 28 der inneren Kammer 18 anliegen.
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Die äußere Dichtungsscheibe 44 ist axial gleitbeweglich in der äußeren zylindrischen Kammer 20. Die äußere Dichtungsscheibe 44 erstreckt sich radial nach außen von dem Stiel 38, so daß sie abdichtend an der Kammerseitenwand 36 der äußeren Kammer 20 anliegt.
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Das kolbenbildende Element 14 bildet einen zwischen der inneren Dichtungsscheibe 40 und der Zwischendichtungsscheibe 42 gebildeten, ringförmigen, inneren Zwischenraum 64, welcher als eine ringförmige Öffnung zwischen den Scheiben 42 und 44 radial nach außen offen ist. In ähnlicher Weise bildet das kolbenbildende Element 14 zwischen der Zwischendichtungsscheibe 42 und der äußeren Dichtungsscheibe 44 einen ringförmigen äußeren Zwischenraum 66, welcher als eine ringförmige Öffnung zwischen den Scheiben 42 und 44 radial nach außen offen ist.
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Ein äußerster Teil des Stiels 38 ist hohl und hat einen zentralen Durchgang 46, welcher sich von einem Auslaß 48 an dem äußersten Ende 50 des Stiels 38 zentral durch den Stiel 38 zu einem geschlossenen inneren Ende 52 erstreckt. Radial verlaufende Einlässe 53 und 54 strecken sich radial durch den Stiel in den Durchgang 46 hinein, wobei die Einlässe 53 und 54 an dem Stiel zwischen der äußeren Dichtungsscheibe 44 und der Zwischendichtungsscheibe 42 vorgesehen sind. Ein schauminduzierendes Sieb 56 ist in dem Durchgang 46 zwischen den Einlässen 53 und 54 und dem Auslaß 48 vorgesehen. Das Sieb 56 kann aus Kunststoff, Draht oder Stoff hergestellt sein. Er kann eine poröse keramische Schicht enthalten. Das Sieb 56 hat kleine Öffnungen, durch welche eine Luft- und Flüssigkeitsmischung geleitet werden kann, um Schaumbildung zu unterstützen wie Erzeugung von turbulenter Strömung durch kleine Poren oder Öffnungen des Siebs in bekannter Weise.
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Das kolbenbildende Element 14 trägt weiterhin einen Anlageflansch oder eine Anlagescheibe 62 an dem Stiel außerhalb der äußeren Dichtungsscheibe 44. Die Anlagescheibe 62 ist zum Eingriff mit einer Aktivierungsvorrichtung vorgesehen, um das kolbenbildende Element 14 in dem kolbenkammerbildende Körper 12 hinein und heraus zu bewegen.
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Es wird jetzt auf 1 Bezug genommen, welche einen allgemein mit 70 bezeichneten Flüssigseifenspender zeigt, welcher mit der Pumpenanordnung 10 von 2 und 3 versehen ist, welche in dem Hals 58 eines eine Flüssigkeit 68 enthaltenden, abgedichteten, inkompressiblen, steifen Reservoirs 60 gesichert ist. Der Spender 70 hat ein allgemein mit 78 bezeichnetes Gehäuse zum Aufnehmen und Unterstützen der Pumpenanordnung 10 und des Reservoirs 60. Das Gehäuse 78 wird mit einer Rückplatte 80 zum Anbringen des Gehäuses 78 beispielsweise an einer Gebäudewand 82 gezeigt. Eine untere Stützplatte 84 zum Aufnehmen und Unterstützen des Reservoirs 60 und der Pumpenanordnung 10 und des Behälters 26 erstreckt sich nach vorne von der Rückplatte. Wie gezeigt, hat die untere Stützplatte 84 eine durchgehende, ringförmige Öffnung 86. Das Reservoir 60 sitzt auf einer Schulter 79 der Stützplatte 84 auf, wobei der Hals 58 des Reservoirs 60 sich durch die Öffnung 86 hindurch erstreckt und das Reservoir 60 in der Öffnung durch Reibung, Klemmen o. dgl. befestigt ist. Ein Abdeckglied 85 ist mit einer oberen, vorderen Verlängerung 87 der Rückplatte 80 gelenkig verbunden, wodurch ein Auswechseln des Reservoirs 60 und dessen Pumpenanordnung 10 ermöglicht wird.
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Die Stützplatte 84 trägt an einem vorderen Teil davon einen Betätigungshebel 88, welcher bei 90 um eine horizontale Achse schwenkbar angeordnet ist. Ein res Ende des Hebels 88 trägt einen Haken 94, welcher an der Anlagescheibe 62 angreift und den Hebel 88 mit dem kolbenbildenden Element 14 verbindet, so daß eine Bewegung des unteren Griffendes 96 des Hebels 88 von der durch gestrichelte Linien dargestellten Stellung zu der durch durchgezogene Linien dargestellten Stellung in der durch den Pfeil 98 angedeuteten Richtung des kolbenbildenden Elements 14 in einer nach innen gerichteten, pumpenden Rückhubbewegung erfolgt, wie durch den Pfeil 100 angedeutet. Wenn das untere Griffende 96 losgelassen wird, drückt die Feder 102 den oberen Teil des Hebels 88 nach unten, so daß der Hebel das kolbenbildende Element 14 nach außen in eine vollständig ausgezogenen Stellung drückt, wie in 1 durch gestrichelte Linien dargestellt. Der Hebel 88 und der innere Haken 94 sind so ausgelegt, daß ein manuelles Anbringen und Lösen des Hakens 94 ermöglicht wird, wie es notwendig ist, um das Reservoir 60 und die Pumpenanordnung 10 zu entfernen und ersetzen.
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Wenn der Spender 70 leergepumpt ist, wird das leere Reservoir 60 zusammen mit der daran angebrachten Pumpenanordnung 10 entfernt und ein neues Reservoir 60 mit angebrachter Pumpenanordnung 10 in das Gehäuse eingesetzt. Vorzugsweise sind das entfernte Reservoir 60 und die angebrachte Pumpenanordnung 10 vollständig aus einem wiederverwertbaren Kunststoffmaterial hergestellt, welches einfach wiederverwertet werden kann, ohne dass ein Auseinanderbauen vor dem Schneiden und Schreddern erforderlich ist.
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3 zeigt als punktierte Linie 43 ein bevorzugtes Flüssigkeitsniveau in der äußeren Kammer 20, welche zur Austreibung in einem Rückhub bereit ist. Die Flüssigkeitsniveaulinie 43 ist oberhalb des Einlasses 54 aber unterhalb des Einlasses 53, so daß Luft oberhalb der Linie 43 mit dem Einlaß 53 und Flüssigkeit mit dem Einlaß 54 in Verbindung steht.
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Es wird jetzt auf 4 bis 8 Bezug genommen, welche einen Arbeitstakt zeigen, in welchem das kolbenbildende Element 14 während eines Rückhubs von der ausgefahrenen Stellung in 4 zu der Zwischenstellung in 5 und dann zu der vollständig zurückgezogenen Stellung in 6 bewegt wird. Anschließend wird das kolbenbildende Element 14 während eines Vorwärtshubs von der vollständig zurückgezogenen Stellung in 6 zu der Zwischenstellung in 7 und anschließend zu der vollständig ausgefahrenen Stellung in 8 bewegt. Es sei erwähnt, daß sowohl 5 und 7 das kolbenbildende Element 14 in der Zwischenstellung und sowohl 4 als auch 8 den Kolben in der vollständig ausgefahrenen Stellung zeigt. Der Übersichtlichkeit halber ist die Anlagescheibe 62 in den 4 bis 8 nicht gezeigt.
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In der in 4 gezeigten, vollständig ausgefahrenen Stellung schließt die innere Dichtungsscheibe 40 die innere Kammer 18, wobei sie eine Strömung nach innen und nach außen durch die innere Kammer 18 verhindert. Die Zwischendichtungsscheibe 42 befindet sich in der äußeren Kammer 20. Mit der Zwischendichtungsscheibe 42 in der äußeren Kammer 20 mit größerem Durchmesser stehen der innere Zwischenraum 64 und der äußere Zwischenraum 66 mit einander in Verbindung.
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Wie in 4 zu erkennen und in jeder Stellung, welche das kolbenbildende Element 14 in jeder der 4 bis 8 einnehmen kann, liegt die äußere Dichtungsscheibe 44 an der Kammerseitenwand 36 der äußeren Kammer 20 an und verhindert einen Flüssigkeitsstrom nach innen oder nach außen daran vorbei. Ebenfalls steht der Auslaß 48 des zentralen Durchgangs 46 über den Durchgang 46 und die Einlässe 53 und 54 zu jeder Zeit mit dem äußeren Zwischenraum 66 in Verbindung.
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In der in 4 gezeigten, vollständig ausgefahrenen Stellung mit der inneren Kammer 18 senkrecht angeordnet über die äußere Kammer 20, wird die Flüssigkeit, soweit in dem inneren Zwischenraum 64 überhaupt vorhanden, unter der Wirkung der Gravitation von dem inneren Zwischenraum 64 nach unten in den äußeren Zwischenraum 66 strömen, um in dem äußeren Zwischenraum 66 durch Luft ersetzt zu werden, welche nach oben in den inneren Zwischenraum 66 steigt.
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Durch die Bewegung von der vollständig ausgefahrenen Stellung in 4 zu der Zwischenstellung in 5, wird, da die äußere Kammer 20 einen größeren Durchmesser als die innere Kammer 18 hat, Luft und Flüssigkeit sowohl in dem inneren Zwischenraum 64 als auch in dem äußeren Zwischenraum 66 verdichtet und zum Austritt aus dem äußeren Zwischenraum 66 durch die Einlässe 53 und 54 in den zentralen Durchgang 46 gezwungen, und weiter nach unten durch den zentralen Durchgang 46 durch das Sieb 56 aus Draht und dann weiter durch den zentralen Durchgang 46, um aus dem Auslaß 48 auszutreten. Die Ausgestaltung der Einlässe 53 und 54 wird so gewählt, daß geeignetes Mischen von Luft und Flüssigkeit in dem Durchgang 46 vor einem Kontakt mit dem Sieb 56 gefördert wird. Wie gezeigt, ist beispielsweise der Einlaß 54 größer als der Einlaß 53. Der größere Einlaß 54 ist näher an der äußeren Dichtungsscheibe 44 vorgesehen. Der kleinere Einlaß 53 ist in einer Höhe über dem größeren Einlaß 54 näher an der Zwischendichtungsscheibe 42 vorgesehen. Da Flüssigkeit unter der Wirkung der Gravitation zu der äußeren anliegenden Dichtungsscheibe 44 strömt, ist es wahrscheinlicher, daß Flüssigkeit durch den größeren Einlaß 54 gezwungen wird, während es wahrscheinlicher ist, daß Luft durch den kleineren Einlaß 53 als durch den größeren Einlaß 54 gezwungen wird.
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5 zeigt eine Zwischenstellung während des Rückhubs und zeigt einen Zeitpunkt, in welchem sowohl die innere Dichtungsscheibe 40 als auch die Zwischendichtungsscheibe 42 die innere Kammer 18 abdichtet, wobei beide einen Flüssigkeitsstrom dadurch verhindern. Im wesentlichen gleichzeitig, wenn die Zwischendichtungsscheibe 42 anfängt, die innere Kammer 18 zu schließen, wird in dem bevorzugten, dargestellten Ausführungsbeispiel die innere Dichtungsscheibe 40 nach innen von der inneren Kammer 18 bewegt, um den inneren Zwischenraum 64 zu dem Reservoir 60 zu öffnen.
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Durch die Bewegung von der Stellung in 4 zu der Stellung in 5, bewegt sich Luft in dem inneren Zwischenraum 64 nach oben in die innere Kammer 18. Es sei erwähnt, daß durch die Bewegung von der Stellung in 4 zu der Stellung in 5, die innere Kammer 18 durch die innere Dichtungsscheibe 40 kontinuierlich gegen Strömung abgedichtet wird. Es sei erwähnt, daß durch die Bewegung von der Zwischenstellung in 5 zu der vollständig zurückgezogenen Stellung in 6, die Zwischendichtungsscheibe 42 kontinuierlich eine Dichtung mit der inneren Kammer 18 bildet und dadurch einen Flüssigkeitsstrom verhindert. Wenn die Zwischendichtungsscheibe 42 einmal an der inneren Kammer 18 anliegt, wie in 5 sichtbar, dann steht der innere Zwischenraum 64 nicht mehr in Verbindung mit dem äußeren Zwischenraum 66. In gleicher Weise, wenn die innere Dichtungsscheibe 40 sich einmal weiter innen als die innere Kammer 18 befindet, so daß sie nicht mehr die innere Kammer 18 abdichtet, dann steht der innere Zwischenraum 64 mit dem Inneren des Reservoirs 60 in Verbindung.
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Luft, welche in der in 5 gezeigten Zwischenstellung sich in dem inneren Zwischenraum 64 befindet, wird, bei der Bewegung des kolbenbildenden Elements 14 während des Rückhubs in Richtung auf die Stellung in 6, in Verbindung mit dem Inneren des Reservoirs 60 gebracht, und solche Luft wird unter der Wirkung der Gravitation in der Flüssigkeit 68 in dem Reservoir 60 nach oben steigen und durch Flüssigkeit 68 aus dem Reservoir 60 verdrängt, welche in den inneren Zwischenraum 64 strömen wird. Wenn also das kolbenbildende Element 14 sich einmal nach innen von der in 5 gezeigten Zwischenstellung bewegt, wobei die innere Dichtungsscheibe 40 die Einlaßöffnung 26 der inneren Kammer 18 nicht länger schließt, dann steigt Luft in dem inneren Zwischenraum 64 nach oben in das Reservoir 60 und Flüssigkeit 68 von dem Reservoir 60 füllt den inneren Zwischenraum 64.
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Wenn der Kolben die in 5 gezeigte Zwischenstellung erreicht, bildet die Zwischendichtungsscheibe 42 eine Dichtung mit der inneren Kammer 18 und der äußere Zwischenraum 66 ist dabei von dem inneren Zwischenraum 64 getrennt. Bei fortgesetzter Bewegung des kolbenbildenden Elements 14 von der Stellung in 5 zu der vollständig zurückgezogenen Stellung in 6, wird Luft und Flüssigkeit in dem inneren Zwischenraum 66 weiterhin verdichtet, wobei Luft und Flüssigkeit durch die Einlässe 53 und 54 verdrängt wird.
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Wie in 6 in der vollständig zurückgezogenen Stellung gesehen wird, kann die äußere Dichtungsscheibe 44 an der das Einlaßende der äußeren Kammer 20 bildenden Schulter 32 anliegen.
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Ein Ausdehnungszyklus wird jetzt mit Bezugnahme auf die Bewegung des Kolbens von der Stellung in 6 zu der Stellung in 8 diskutiert.
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In der Stellung in 6 wird nur eine kleine Restmenge an Flüssigkeit in dem äußeren Zwischenraum 66 verbleiben. Wenn das kolbenbildende Element 14 von der Stellung in 6 zu der Stellung in 7 bewegt wird, wird die den inneren Zwischenraum 64 füllende Flüssigkeit nach unten in die innere Kammer 18 bewegt und, sobald die innere Dichtungsscheibe 40 in die innere Kammer 18 eintritt, zwischen der inneren Dichtungsscheibe 40 und der Zwischendichtungsscheibe 42 innerhalb der inneren Kammer 18 eingeschlossen. Da der Durchmesser der inneren Kammer 18 kleiner als der Durchmesser der äußeren Kammer 20 ist, ist inzwischen in dem äußeren Zwischenraum 66 ein Unterdruck entstanden, durch welchen Luft nach innen durch den Auslaß 48, durch das Sieb 56 und den Durchgang 46 und durch die Einlässe 53 und 54 in den äußeren Zwischenraum 66 gesaugt wird.
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Von der in 7 gezeigten Zwischenstellung wird, beim Bewegen des kolbenbildenden Elements 14 nach außen in Richtung auf die vollständig ausgefahrenen Stellung in 8, die innere Dichtungsscheibe 40 die innere Kammer 18 gegen Strömung dadurch abdichten, und die Zwischendichtungsscheibe 42 bewegt sich nach innen an der inneren Kammer 18 vorbei, um eine Verbindung zwischen dem inneren Zwischenraum 64 und dem äußeren Zwischenraum 66 herzustellen. Wenn einmal die Verbindung zwischen dem inneren Zwischenraum 64 und dem äußeren Zwischenraum 66 hergestellt ist, wird Flüssigkeit in dem inneren Zwischenraum 64 unter der Wirkung der Gravitation nach unten in den äußeren Zwischenraum 66 und Luft in dem äußeren Zwischenraum 66 nach oben in den inneren Zwischenraum strömen. Während der weiteren Bewegung des kolbenbildenden Elements 14 zu der vollständig ausgefahrenen Stellung in 8 wird Luft weiterhin in den vereinigten inneren Zwischenraum 64 und äußeren Zwischenraum 66 durch den Auslaß 48, den Durchgang 46 und die Einlässe 53 und 54 strömen, so daß, wenn die vollständig ausgefahrene Stellung erreicht wird, wie in 8 zu sehen, Flüssigkeit in dem äußeren Zwischenraum 66 eine Schicht an der äußeren Dichtungsscheibe 44 bilden wird. 8 stimmt mit 4 überein und der Pumpenzyklus kann wiederholt werden.
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Es sei erwähnt, daß die relativen Volumina des inneren Zwischenraums 64 und des äußeren Zwischenraums 66 so gewählt werden können, daß ein gewünschtes Verhältnis von Flüssigkeit und Luft in dem vereinigten inneren Zwischenraum 64 und äußeren Zwischenraum 66 in der vollständig ausgefahrenen Stellung erreicht wird, und vorzugsweise mit einem solchen Flüssigkeitsvolumen, daß ein Flüssigkeitsniveau in dem Zwischenraum 66 unterhalb des Einlasses 53 aber oberhalb des Einlasses 54 ist.
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Die Tatsache, daß Luft in dem ersten Ausführungsbeispiel nach oben durch den Auslaß 48 gesaugt wird, kann die Verringerung des Tropfvorgangs von Schaum und Flüssigkeit unterstützen und ebenfalls die Sicherstellung einer Mischung von Flüssigkeit und Schaum in dem Durchgang 46 oberhalb des Siebs 56 während eines anschließenden Rückhubs unterstützen, wenn Flüssigkeit und Luft entnommen werden soll.
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Die relativen Mengen an Luft und Flüssigkeit in dem Zwischenräumen 64 und 66 in der vollständig ausgefahrenen Stellung als auch die Art und Ausgestaltung der Einlässe 53 und 54 kann beispielsweise für die Festlegung des Ausmaßes von Bedeutung sein, mit welchem Luft in der äußeren Kammer 20 komprimiert werden kann, was einen Einfluß auf die Geschwindigkeit der durch das Sieb 56 strömenden Luft und damit auf das Ausmaß der Schaumbildung haben kann.
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Das in 2 bis 8 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die innere Dichtungsscheibe 40 und die Zwischendichtungsscheibe 42 in der Zwischenstellung, wobei beide die innere Kammer 18 dichten. Es sei erwähnt, daß, in einer bevorzugten Anordnung, vorzugsweise zumindest eine von der inneren Dichtungsscheibe 40 und der Zwischendichtungsscheibe 42 zu jeder Zeit die innere Kammer 18 abdichtet. Es sei jedoch erwähnt, daß es möglich ist, daß die innere Dichtungsscheibe 40 und die Zwischendichtungsscheibe 42 sich in einem axialen Abstand von einander befinden, so daß während der Bewegung zwischen der vollständig ausgefahrenen Stellung und der vollständig zurückgezogenen eine Zeitspanne existiert, in welcher keine der inneren Dichtungsscheibe 40 und der Zwischendichtungsscheibe 42 die innere Kammer 18 abdichtet, und dies kann vorteilhaft sein, beispielsweise um zuzulassen, daß größere Mengen an Luft sich nach oben in das Reservoir 60 bewegen, während zusätzliche Mengen an Flüssigkeit sich nach unten aus dem Reservoir 60 heraus bewegen.
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Die Gegebenheit, daß weder die innere Dichtungsscheibe 40 noch die Zwischendichtungsscheibe 42 zumindest während eines kleinen Teils des Hubs die innere Kammer 18 abdichtet, kann vorteilhaft sein, um einen Druckausgleich in dem Reservoir 60 und in dem äußeren Zwischenraum 66 zu erlauben, was beispielsweise zur Unterstützung der Sicherstellung nützlich sein kann, daß kein Unterdruck im Inneren des Reservoirs 60 entsteht und/oder zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit zur Verhinderung, daß ein übermäßig großer Überdruck in dem Reservoir entsteht.
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Alternativ kann die Pumpe so ausgestaltet sein, daß sie mit jedem Hub eine kleine Menge an Luft unter Druck in das Innere des Reservoirs 60 befördert, wobei der Überdruck, vorausgesetzt, daß er nicht die Einheit des Reservoirs gefährdet, das Treiben von Flüssigkeit aus dem Reservoir 60 in die innere Kammer 18 fördern kann, wenn die innere Dichtungsscheibe 40 nicht dichtend in die innere Kammer 18 eingetreten ist.
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Die Länge des Hubs des Kolbens, beispielsweise von der Zwischenstellung zu der vollständig ausgefahrenen Stellung, kann variiert werden, um die Menge an in die äußere Kammer 20 gesaugte Luft zu steuern. Die Länge des Hubs, durch welchen das kolbenbildende Element von der Zwischenstellung zu der vollständig zurückgezogenen Stellung bewegt wird, kann variiert werden, um das Ausmaß zu steuern, in welchem Flüssigkeit und Luft bei jedem Hub ausgetrieben werden kann.
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Es wird jetzt auf 9 bis 14 Bezug genommen, welche ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe zeigen. In den Figuren werden übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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9 zeigt ebenfalls eine Pumpenanordnung 10 mit einem kolbenkammerbildenden Körper 12 und einem kolbenbildenden Element 14. Der kolbenkammerbildende Körper 12 ist mit dem Hals 58 eines steifen abgedichteten Reservoirs 60 durch Gewinde verbunden. Der kolbenkammerbildende Körper 12 ist mit einem axial vorstehenden, allgemein zylindrischen Rand 102 versehen, welcher außerhalb der äußeren Kammer 20 vorgesehen ist und ein nach innen gerichtetes Gewinde 104 trägt, welches mit einem komplementären Gewinde 106 an dem Hals 58 des Reservoirs 60 in Eingriff gebracht werden kann.
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9 zeigt ebenfalls eine entfernbare Abdeckung 107, welche durch eine Schnappverbindung an dem kolbenkammerbildenden Körper 12 befestigt ist, wobei eine luftdichte, ringförmige Dichtung um den Körper herum entsteht, um die Pumpenanordnung vor Gebrauch gegen Verunreinigung zu schützen, beispielsweise während des Transports. Wie aus 10 am besten ersichtlich, ist der kolbenkammerbildende Körper 12 mit einem zylindrischen, äußeren, rohrförmigen Teil 108 versehen, welches an einem inneren Ende über ein radial vorstehendes Flanschteil 110 mit einem zylindrischen, inneren, rohrförmigen Teil 112 verbunden ist. Das innere, rohrförmige Teil 112 erstreckt sich axial radial in dem äußeren, rohrförmigen Teil 108.
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Die äußere Kammer 20 ist radial innerhalb des äußeren, rohrförmigen Teils 108 gebildet, welches eine Kammerseitenwand 36 um die Kammer bildet und an dessen Auslaßöffnung 34 offen ist. Wie gezeigt, verjüngt sich die Kammerseitenwand 36 nach außen bei Abschrägungen 35 in der Nähe der Auslaßöffnung 34, um das Eintreten des kolbenbildenden Elements 14 zu erleichtern.
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Eine innere Kammer 18 ist radial innerhalb des inneren, rohrförmigen Teils 112 gebildet. Das innere, rohrförmige Teil 112 bildet eine Auslaßöffnung 26 der inneren Kammer 18 und eine Kammerseitenwand 28 davon. Die Kammerseitenwand 28 der inneren Kammer 18 verjüngt sich nach außen als eine Abschrägung 25 in der Nähe der Auslaßöffnung 26, um das Eintreten des Kolbens in die innere Kammer 18 zu erleichtern. Die Kammerseitenwand 28 hat ein Teil 27 mit konstantem Durchmesser zwischen der Abschrägung 25 und einer im axialen Abstand nach innen vorgesehenen Abschrägung 29. Die Kammerseitenwand 28 der inneren Kammer 18 hat ein Teil 31 mit im Vergleich zu dem Teil 27 mit konstantem Durchmesser vergrößertem Durchmesser, wobei das Teil 31 in einem axialen Abstand entsprechend der Abschrägung 29 nach innen von dem Teil 27 mit konstantem Durchmesser vorgesehen ist. Das Teil 31 mit vergrößertem Durchmesser erlaubt einen Flüssigkeitsstrom nach innen und nach außen in der inneren Kammer 18 an der inneren Dichtungsscheibe 40 des kolbenbildenden Elements 14 vorbei, wenn das kolbenbildende Element 14 sich in der vollständig zurückgezogenen Stellung befindet, wie in 9 und 14 gezeigt.
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Das innere, rohrförmige Teil 112, das äußere rohrförmige Teil 108, die innere Kammer 18 und die äußere Kammer 20 sind koaxial um die Achse 22 angeordnet.
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Das innere, rohrförmige Teil 112 erstreckt sich axial nach innen von dem Flanschteil 110 als eine Reihe von umfangsmäßig im Abstand voneinander vorgesehenen Armen 114, von welchen nur einer im linken Teil der 9, 10 und 12 bis 14 im Querschnitt gezeigt ist, um eine koaxial um die zentrale Achse 22 vorgesehene, ringförmige Scheibe 116 zu stützen. Die ringförmige Scheibe 116 dient als Führung zur Führung eines zylindrischen, nach innen wirksamen Führungsteils 118 eines Stiels 38 des kolbenbildenden Elements beim koaxialen Gleiten in dem kolbenkammerbildenden Körper 12. Wie im rechten Teil der 9, 10 und 12 bis 14 gezeigt, sind zwischen den Armen 114 Räume 119 gebildet, um eine freie Verbindung für Flüssigkeit zwischen dem Reservoir 60 und dem Inneren des rohrförmigen Teils 112 radial durch den rohrförmigen Teil herzustellen.
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Wie am besten in 11 sichtbar, ist das kolbenbildende Element 14 aus sechs Teilen gebildet, nämlich einem äußeren Gehäuse 120, einem inneren Kern 122, einem zentralen Stopfen 124, einem Abstandsring 126 und zwei Sieben 56 und 57.
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Das äußere Gehäuse 120 hat einen vergrößerten Durchmesser bei seinem inneren Ende, wo die äußere Dichtungsscheibe 44 vorgesehen ist. Die äußere Dichtungsscheibe 44 enthält einen Positionierflansch 128 zur positionssicheren Anlage an der zylindrischen Kammerseitenwand 36 der äußeren Kammer 20, und eine biegsame, elastische, kreisförmige Dichtungsscheibe 130, welche abdichtend an der Kammerseitenwand 36 anliegt und einen Flüssigkeitsstrom axial nach außen daran vorbei verhindert.
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Das äußere Gehäuse 120 ist so dargestellt, daß die äußere Dichtungsscheibe 44 als ein sich radial nach außen erstreckender Flansch an einer sich radial nach innen erstreckenden Schulter 134 anliegt, welche ein kleines, rohrförmiges Teil 136 stützt, welches sich von der Schulter 134 axial nach außen zu dem Auslaß 48 erstreckt. Das äußere Sieb 57 ist an der Schulter 134 vorgesehen. Die äußere Dichtungsscheibe 44 ist durch den in einem Abstand nach außen von dem inneren Sieb vorgesehenen, ringförmigen Anstandsring 126 an der Schulter 134 gehalten. Der innere Kern 122 drückt das äußere Sieb 57 in Anlage mit dem Ring 126. Der innere Kern 122 trägt weiterhin den Stopfen 124, welcher sich koaxial nach innen in den inneren Kern 122 innerhalb des äußeren Siebs 57 erstreckt.
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Der innere Kern 122 trägt die innere Dichtungsscheibe 40 und die Zwischendichtungsscheibe 42. Die innere Dichtungsscheibe 40 und die Zwischendichtungsscheibe 42 enthalten jeweils biegsame, elastische Scheiben, welche sich radial nach außen weg von dem Auslaß 48 erstrecken.
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Wenn sie an dem Teil 27 der inneren Kammer 18 mit konstantem Durchmesser anliegen, verhindern die innere, biegsame Dichtungsscheibe 40 und die biegsame Zwischendichtungsscheibe 42 einen Flüssigkeitsstrom axial nach außen daran vorbei durch die innere Kammer 18. Sie haben aber elastische äußere Ränder, welche bei Druckdifferenzen über einen vorbestimmten Druck radial nach außen ausweichen, um einen Flüssigkeitsstrom axial nach innen an den Scheiben vorbei zu erlauben.
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Wie aus 9 und 12 ersichtlich, wird die innere Dichtungsscheibe 40 einen Flüssigkeitsstrom zwischen der inneren Kammer 18 und dem Reservoir 60 nicht verhindern, wenn die innere Dichtungsscheibe 40 sich in der inneren Kammer 18 innerhalb des Teils 27 mit konstantem Durchmesser in dem Teil 31 mit vergrößertem Durchmesser befindet.
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Der innere Kern 122 hat eine Bohrung 140, welche an einem axial inneren Ende bei 142 geschlossen und an einem axial äußeren Ende offen ist. Der Stopfen 124 hat einen langgestreckten Körper 143, welcher sich nach innen in die Bohrung 140 erstreckt. An seinem äußeren Ende hat der Stopfen 124 eine radial verlaufende Basis 144 mit einer Vielzahl von umfangsmäßig in Abständen voneinander vorgesehenen Offnungen 146 dadurch. Der Körper 143 des Stopfens 124 eine einstückig ausgebildete, zentrale Dichtungsscheibe 148, welche sich radial nach außen von dem Körper 143 erstreckt, um an der Seitenwand der Bohrung 140 anzuliegen. Die zentrale Dichtungsscheibe 148 hat einen verformbaren Randteil, welcher an der Seitenwand der Bohrung 140 anliegt, um einen Flüssigkeitsstrom axial nach innen daran vorbei in der Bohrung zu verhindern, jedoch unter Drücken, welche höher als ein vorbestimmter Druck sind, welcher zum Auslenken der zentralen Dichtungsscheibe 148 aus dem Kontakt mit der Seitenwand der Bohrung notwendig ist, erlaubt sie einen Flüssigkeitsstrom axial nach außen daran vorbei.
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Der innere Kern 122 enthält ein zylindrisches, unteres Teil 123, welches eine Vielzahl von Rillen an umfangsmäßig drum herum in Abständen von einander befindlichen Stellen aufweist, welche mit dem äußeren Gehäuse 120 axial verlaufende Durchgänge 152 effizient bilden. Bei Öffnungen 150 an den inneren Enden der Durchgänge sind die Durchgänge 152 zu dem äußeren Zwischenraum 66 zwischen den Scheiben 42 und 44 hin offen. Bei den äußeren Enden verbinden die Durchgänge 152 radiale Einlässe 54 in dem unteren Teil 123, welche eine Verbindung zur zentralen Bohrung 140 herstellen.
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Radial verlaufende Einlässe 53 strecken sich in die Bohrung 140 hinein von dem äußeren Zwischenraum 66 zwischen der Zwischendichtungsscheibe 42 und der äußeren Dichtungsscheibe 44.
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Das kolbenbildende Element 14 erzeugt einen gemeinsamen Durchflußweg für Flüssigkeitsströme in der Bohrung 140 unmittelbar innerhalb über die Basis 144 des Stopfens 124, durch die Öffnungen 146 in der Basis 144 des Stopfens 124, durch das innere Sieb 57, durch eine hohle, zentrale Öffnung 127 in dem Abstandsring 126, durch das äußeren Sieb 56 und durch das kleinere Rohrteil 136 zu dem Auslaß 48. Das kolbenbildende Element 14 erzeugt jedoch zwei verschiedene Wege des Flüssigkeitsstroms von dem äußeren Zwischenraum 66 zu den Öffnungen 146 in der Basis 144 des Stopfens 124.
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Ein erster Weg erlaubt eine Strömung durch Öffnungen 152, periphere Durchgänge 150 und Einlässe 54 in die Bohrung 140 hinein. Dieser erste Weg erlaubt einen Flüssigkeitsstrom sowohl nach innen als auch nach außen und ist insbesondere dafür vorgesehen, jede Flüssigkeit aufzunehmen, welche unter Gravitationswirkung nach unten zu dem unteren und axial äußersten Ende des äußeren Zwischenraums 66 fließt, wo die Öffnungen 150 zu den peripheren Durchgängen 150 vorgesehen sind.
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Ein zweiter Weg erlaubt eine Strömung durch den Einlaß 53 in die Bohrung 140 hinein und an der zentralen Dichtungsscheibe 148 vorbei zu den Öffnungen 146 in der Basis 144 des Stopfens 124. Es sei erwähnt, daß dieser zweite Weg nur für einen Flüssigkeitsstrom nach außen von dem äußeren Zwischenraum 66 offen ist, da die zentrale Dichtungsscheibe 148 einen Flüssigkeitsstrom nach innen daran vorbei verhindert. Wie gezeigt, sind die Einlässe 53 vorzugsweise an einer axial inneren Stelle in dem äußeren Zwischenraum 66 vorgesehen, so daß es wahrscheinlicher ist, daß der Einlaß 53 Luft aufnimmt, welche nach oben zu dem oberen und inneren Ende des oberen Zwischenraums 64 unterhalb der Zwischendichtungsscheibe 42 steigen und sich oberhalb eines Flüssigkeitsniveaus in dem unteren, äußeren Zwischenraum 66 befinden wird.
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Die Funktion des zweiten Ausführungsbeispiels in 9 bis 14 ist dem des ersten Ausführungsbeispiels in 1 bis 8 ähnlich.
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In einer vollständig ausgefahrenen Stellung, wie in 12 gezeigt, dichtet die innere Dichtungsscheibe 40 die innere Kammer 18 gegen einen Flüssigkeitsstrom nach außen ab. In einer Zwischenstellung, wie in 13 gezeigt, dichtet sowohl die innere Dichtungsscheibe 40 als auch die Zwischendichtungsscheibe 42 die innere Kammer 18 gegen einen Flüssigkeitsstrom nach außen ab. In einer vollständig zurückgezogenen Stellung, wie in 14 gezeigt, dichtet die Zwischendichtungsscheibe 42 die innere Kammer 18 gegen einen Flüssigkeitsstrom nach außen von dem Reservoir 60 ab.
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In der vollständig ausgefahrenen Stellung, wie in 12 gezeigt, ist die Zwischendichtungsscheibe 42 nach innen an das innere, rohrförmige Teil 112 vorbei zu einer Stellung zurückgezogen, in welcher sie einen Flüssigkeitsstrom zwischen dem inneren Zwischenraum 64 und dem äußeren Zwischenraum 66 verhindert und damit die beiden Zwischenräume in Verbindung stehen.
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In der vollständig zurückgezogenen Stellung, wie in 14 gezeigt, verhindert die innere Dichtungsscheibe 40 einen Flüssigkeitsstrom nicht daran vorbei zu fließen, so dass das Reservoir 60 mit dem inneren Zwischenraum 64 in Verbindung steht.
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Während eines Rückhubs, wenn das kolbenbildende Element 14 von der Stellung in 12 zu der Stellung in 13 bewegt wird, wird Luft und/oder Flüssigkeit komprimiert und wird dadurch nach außen aus dem äußeren Zwischenraum 66 gedrückt, entweder über den ersten Weg durch die peripheren Durchgänge 152 und den Einlaß 54 oder über den zweiten Weg durch den Einlaß 53 und an der zentralen Dichtungsscheibe 148 in der Bohrung 140 vorbei. Die zentrale Dichtungsscheibe 148 erzeugt einen Widerstand für einen Flüssigkeitsstrom axial nach außen daran vorbei. Dies ist in einer Situation vorteilhaft, in welcher Flüssigkeit das unterste Teil des äußeren Zwischenraums 66 füllt, so daß Flüssigkeit über den ersten Weg durch die peripheren Durchgänge 152 und den Einlaß 54 gedrückt wird und Luft das obere Teil des äußeren Zwischenraums 66 füllt, so daß Luft über den zweiten Weg durch den Einlaß 53 und die Bohrung 140 an die zentrale Dichtungsscheibe 148 gedrückt wird. Die zentrale Dichtungsscheibe 148 ist vorzugsweise so gewählt, daß eine vorbestimmte Druckdifferenz erforderlich ist, bevor Luft nach außen daran vorbei strömen kann.
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Der Widerstand der von den peripheren Durchgängen 152, dem Einlaß 54, den Öffnungen 146 in dem Stopfen 124 und durch die Siebe 56 und 57 strömenden Flüssigkeit erfordert einen Druck, welcher ausreichend ist, um Flüssigkeit hindurchzudrücken. Die zentrale Dichtungsscheibe 148 ist vorzugsweise so gewählt, daß es notwendig ist, Luft unter einen Druck zu setzen, welcher zumindest gleich dem zum Überwinden des Widerstandes des Flüssigkeitsstroms notwendigen Druck ist, um einen Luftstrom an der zentralen Dichtungsscheibe 148 vorbei zu erhalten. Das Erzeugen von Luft unter Druck, so daß sie an der zentralen Dichtungsscheibe 148 vorbei kommen kann, ist hilfreich für das Erzeugen eines turbulenten Luftstroms durch die Siebe 56 und 57, was, wenn Flüssigkeit ebenfalls durch die Siebe befördert worden ist, eine bevorzugte Schaumbildung hervorruft, wenn Flüssigkeit und Luft gleichzeitig durch die Siebe befördert wird.
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Während eines Vorwärtshubs, wenn das kolbenbildende Element 14 von der Stellung in 13 zu der Stellung in 14 bewegt wird, wird Luft in den äußeren Zwischenraum 66 befördert. Ein Weg für die Beförderung der Luft einwärts, ist durch den Auslaß 48, durch die Siebe 56 und 57 und durch den Einlaß 54 und peripheren Durchgänge 152 in den äußeren Zwischenraum 66. Luft kann nicht einwärts durch die Bohrung 140 und den Einlaß 53 befördert werden, da die Bohrung 120 durch die zentrale Dichtungsscheibe 148 gegen Strömung einwärts blockiert ist.
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Wie in 12 gezeigt, umfaßt die äußere Dichtungsscheibe 44 eine biegsame Dichtungsscheibe 130, welche als dünne biegsame Scheibe mit einem elastisch verformbaren Randteil in der Nähe der Seitenwand der äußeren Kammer 20 ausgebildet ist. Dieses Randteil der Dichtungsscheibe 130 ist radial nach innen auslenkbar, so daß bei einer ausreichend großen Druckdifferenz Luft erlaubt wird, axial nach innen daran vorbei zu strömen. Vorzugsweise wir das kolbenbildende Element 14 so ausgestaltet, Wesentlichen die gesamte, nach innen zu befördernde Luft nach innen durch die peripheren Durchgänge 146 über den ersten Weg befördert wird, wobei jedoch eine Anordnung so vorgesehen sein kann, daß die Beschränkung des Stroms über den ersten Weg und/oder die Siebe 57 und 56 so ist, daß ein gewisser Teil oder im Wesentlichen die gesamte Luft an der Dichtungsscheibe 130 vorbei befördert wird. Der Positionierflansch 128 an der äußeren Dichtungsscheibe 44 wird vorzugsweise einen Flüssigkeitsstrom daran vorbei erlauben, kann aber so ausgestaltet sein, daß er einen Flüssigkeitsstrom nach innen und/oder nach außen verhindert.
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Während eines Rückhubs in einem solchen Ausmaß, daß in dem inneren Zwischenraum 64 und/oder in dem Reservoir 60 ein Unterdruck entstehen kann, kann dieser Unterdruck wegen eines Flüssigkeitsstroms nach innen an der inneren Dichtungsscheibe 40 und der Zwischendichtungsscheibe 42 vorbei entlastet werden. Es sei jedoch erwähnt, daß bei bevorzugter Wirkungsweise der Pumpenanordnung 10 das Entstehen eines kontinuierlichen Unterdrucks in dem Reservoir 60 vermieden werden soll, jedoch kann ein vorübergehender Unterdruck das Befördern von Luft nach oben von dem inneren Zwischenraum 64 unterstützen.
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Es wird auf 15 Bezug genommen, welche ein kolbenbildendes Element 14 für eine Pumpenanordnung in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Kolben in 15 stimmt mit dem kolbenbildenden Element 14 in 11 überein mit der Ausnahme, daß der Einlaß 53 in 11 entfernt und der zentrale Stopfen 124 in 11 durch einen modifizierten Stopfen 156 ersetzt worden ist.
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Der zentrale Stopfen 156 in 15 enthält ein hohles, rohrförmiges Glied 158 mit einer aufgeweiteten Basis 144. Das rohrförmige Glied 158 hat eine Bohrung 160, welche sich zentral von einer offenen, inneren Öffnung 162 zu einer offenen, äußeren Öffnung 164 erstreckt.
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Das rohrförmige Glied 158 ist koaxial in der Bohrung 140 vorgesehen, um einen ringförmigen Durchgang 166 ringförmig um das rohrförmige Glied 158 zu erzeugen.
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Das Ausführungsbeispiel in 15 sieht einen einzigen Weg für einen Flüssigkeitsstrom zwischen dem äußeren Zwischenraum 66 und dem Auslaß durch die Durchgänge 152, den Einlaß 54, den ringförmigen Durchgang 166, die Bohrung 160, das Sieb 56, die Öffnung 127, das Sieb 57 und die Bohrung 140 vor.
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Dieser Weg kann so gewählt werden, daß er eine relative Länge und einen relativen Querschnitt hat, welche einen Widerstand für einen Flüssigkeitsstrom nach innen und nach außen bieten und insbesondere behilflich sein können, zu verhindern, daß Flüssigkeit aus dem Auslaß 48 tropfen kann, wenn die Pumpenanordnung inaktiv ist, wie beispielsweise in Stellungen ähnlich 13 oder 14.
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Die relative vertikale Höhe der inneren Öffnung 162 zu dem rohrförmigen Glied 158 relativ zu dem äußeren Zwischenraum 66 kann das Flüssigkeitsniveau festlegen, welches in dem äußeren Zwischenraum 66 aufrechterhalten wird, wenn die Flüssigkeit unter Gravitationswirkung zum Austropfen aus dem Auslaß 48 frei ist.
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Das relative Flüssigkeitsvolumen, welches notwendig wäre, um den Zwischenraum 66, den Durchgang 152, die Einlässe 54 und den Durchgang 166 bis zu einer Höhe der inneren Öffnung 162 zu füllen, kann vorteilhaft so gewählt werden, daß es die Eichung des in dem äußeren Zwischenraum aufzunehmenden Flüssigkeitsvolumens unterstützt. Das Ausführungsbeispiel in 15 kann ohne die Siebe 56 und 57 verwendet werden, wenn keine Schaumbildung gewünscht ist.
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Es wird auf 16 Bezug genommen, welche ein viertes Ausführungsbeispiel eines kolbenbildenden Elements 14 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt und welche mit dem kolbenbildenden Element 14 in 15 übereinstimmt, mit der Ausnahme, daß die beiden Siebe 56 und 57 und der Ring 126 entfernt worden sind, der zentrale Stopfen 156 eine größere Länge hat und die Bohrung 140 weiter nach innen verlängert worden ist. 16 zeigt ein kolbenbildendes Element 14 zur Verwendung bei Flüssigkeitsentnahme ohne Schaumbildung. Die innere Öffnung 162 des rohrförmigen Glieds 158 befindet sich innerhalb der inneren Dichtungsscheibe 40, um zu unterstützen, daß Flüssigkeit in dem äußeren Zwischenraum 66 daran gehindert wird, unter Gravitationswirkung dem Auslaß 48 auszuströmen. Es sei erwähnt, daß der relative Ort der inneren Öffnung 162 so gewählt werden kann, daß er sich in jeder relativen Höhe von der Höhe des Einlasses 54 zu einer Höhe innerhalb der inneren Dichtungsscheibe 40 befinden kann.
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Um Schaumbildung zu unterstützen, oder zumindest eine gewisse Schaumbildung zu erzeugen, kann ein dem Einlaß 53 in 9 ähnlicher Einlaß von dem äußeren Zwischenraum 66 zu dem ringförmigen Durchgang 166 vorgesehen sein, vorzugsweise außerhalb, d. h. unter der inneren Öffnung 162. Durch das Kleinhalten eines solchen Einlasses 53, so daß der Luftstrom dadurch eingeschränkt ist, bis die Luft in dem äußeren Zwischenraum 66 ausreichend unter Druck gesetzt worden ist, wird die Druckluft in die durch den ringförmigen Durchgang 166 strömende Flüssigkeit unter Druck eingespritzt. Andere Ausführungen sind möglich, in welchen ein Einweg-Ventilmechanismus einen Strom zurück von dem ringförmigen Durchgang 166 durch einen solchen Einlaß 53 verhindert, wie beispielsweise mit der zentralen Dichtungsscheibe 148 der Ausführung in 9 vollendet.
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Es wird auf 17 Bezug genommen, welche ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Pumpenanordnung 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in einer vollständig zurückgezogenen Stellung zeigt.
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Der kolbenkammerbildende Körper 12 in 17 ist dem in 9 bis 14 ähnlich, trägt jedoch an seinem Flanschteil 110 ein sich axial einwärts erstreckendes, allgemein zylindrisches Stützrohr 170 zum Stützen eines luftkammerbildenden Glieds 172. Das Glied 172 hat eine zylindrische Seitenwand 174 und ist durch eine Endwand 176 an seinem inneren Ende geschlossen. Öffnungen, wie 178, sind fluchtend sowohl durch die Wand 174 als auch durch das Stützrohr 170 vorgesehen, um eine Verbindung von dem Inneren des Reservoirs 60 zu dem Inneren des Stützrohres und damit zu der inneren Kammer 18 wie durch Pfeil 179 angedeutet herzustellen.
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Das kolbenbildende Element 14 in 17 ist dem in 9 bis 14 ähnlich, trägt aber an seinem inneren Ende eine Luftpumpscheibe 180, welche durch ein hohles Halsrohr 182 festgehalten wird, welches in einem hohlen Stützrohr 118 des inneren Kerns 122 festgehalten wird. Das Halsrohr 182 ist an beiden Enden offen.
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Die Luftpumpscheibe 180 enthält einen Positionierflansch 184 zur positionssicheren Anlage an der zylindrischen Seitenwand 174 und eine biegsame, elastische, kreisförmige Dichtungsscheibe 186, welche abdichtend an der Seitenwand 174 anliegt und einen Flüssigkeitsstrom axial nach außen daran vorbei verhindert. Eine Luftkammer 186 ist zwischen dem luftkammerbildenden Glied 172 und der Luftpumpscheibe 180 gebildet, deren Volumen zunehmen und abnehmen wird, wenn das kolbenbildende Element 14 axial in dem kolbenkammerbildende Körper 12 zwischen der ausgefahrenen und der zurückgezogenen Stellungen bewegt wird. Die Luftkammer 186 steht über das Halsrohr 182 mit der Bohrung 140 in Verbindung.
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Bei hin- und hergehender Bewegung des kolbenbildenden Elements 14 von der zurückgezogenen Stellung in 17 in Richtung auf eine ausgefahrene Stellung, wird Fluid, vor allem Luft von dem Auslaß 48, aber ebenfalls möglicherweise Flüssigkeit und/oder Schaum in dem Kern 140, nach oben in die Luftkammer 186 befördert, wobei gleichzeitig Flüssigkeit, Schaum und/oder Luft in den unteren Zwischenraum 6 befördert wird. Beim Bewegen des kolbenbildenden Elements 14 von der ausgefahrenen Stellung zu der zurückgezogenen Stellung, wird Luft und/oder Schaum oder Fluid in der Luftkammer 186 unter Druck gesetzt und nach außen durch die Bohrung 140 durch das Sieb 56 gedrückt. Die Luftpumpscheibe 180 bewirkt Einziehen und Austreiben von Fluiden, vor allem Luft, zusätzlich zu den Mengen an Fluid, welche von der übrigen Pumpenanordnung eingezogen und ausgetrieben wird, und damit erhöht die Luftpumpscheibe 180 das Luftvolumen, welches zum Drücken durch die Siebe 56 und 57 zur Erzeugung von Schaum zur Verfügung steht. Bei der gezeigten Konfiguration enthält die Luftpumpe das luftkammerbildende Glied 172 und die Luftpumpscheibe 180 einwärts von der übrigen Pumpenanordnung 10 und mit einem Durchmesser, welcher nicht größer als der des äußeren, rohrförmigen Teils 180. Dies ist eine vorteilhafte Konfiguration, um eine zusätzliche Luftpumpkapazität bei dem gleichen Kolbenhub in einem Gerät zu erzeugen, welches in die Mündung eines Reservoirs 60 eingesetzt werden kann.
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Zusätzlich zu den beiden Sieben 56 und 57 zur Schaumbildung, zeigt 17 ein dreidimensionales, korbähnliches Sieb 188 mit allgemein kegelstumpfförmigen Wänden mit kleinen Öffnungen dadurch, wie in der Art von bekannten Filtergliedern.
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In 17 ist nur ein Durchgang 152 und Einlaß 54 gezeigt, um eine Verbindung von dem äußeren Zwischenraum 66 zu der Bohrung 140 herzustellen.
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Es sei erwähnt, daß die Natur der zu entnehmenden Flüssigkeit, einschließlich der Viskosität und der Strömungscharakteristika, für den Fachmann wichtig sein wird, damit er eine geeignete Wahl der relativen Größen und Dimensionen und des Fließwiderstands treffen kann, die von den verschiedenen Durchgängen, Einlässen, Auslässen und Sieben und hinter den verschiedenen Scheiben, einschließlich der zentralen Dichtungsscheibe erzeugt wird. Ebenfalls wird die Menge an Flüssigkeit, welche bei jedem Hub entnommen werden soll, eine Auswirkung auf die relativen Proportionen und Größen der Komponenten haben, insbesondere einschließlich des inneren Zwischenraums 64, des äußeren Zwischenraums 66 und der axialen Länge eines Hubs des Kolbens.
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In den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Anlagescheibe 62 an dem kolbenbildenden Element 14 zur Anlage vorgesehen, um das kolbenbildende Element 14 nach innen und außen zu bewegen. Es sei erwähnt, daß verschiedene andere Mechanismen zur Anlage und Bewegung des kolbenbildenden Elements 14 relativ zu dem kolbenkammerbildenden Körper 12 vorgesehen werden können.
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele zeigen Spender, bei welchen Flüssigkeit und Luft durch die Siebe 56 und 57 gedrückt werden, um die Flüssigkeit als Schaum zu entnehmen. Die Siebe 56 und 57 können weggelassen werden, wobei die gezeigten Spender zur Entnahme von Flüssigkeit ohne Schaumbildung dienen können, wobei jedoch Luftmengen in das Reservoir befördert und, wenn das Reservoir 60 ein abgedichteter, steifer Behälter ist, das Entstehen eines Unterdrucks in dem Behälter verhindern.
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen Durchgänge für Entnahme der Luft und/oder der Flüssigkeit, welche innerhalb des kolbenbildenden Elements 14 vorgesehen sind. Es wird angenommen, daß eine solche Anordnung wegen der Einfachheit der Konstruktion der Pumpenanordnung 10 bevorzugt wird. Es sei jedoch erwähnt, daß Durchgänge zur Entnahme von Flüssigkeit und/oder Schaum als Teil des kolbenkammerbildenden Körpers 12 oder entfernbar an dem kolbenkammerbildenden Körper 12 angebracht vorgesehen sein können.
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In Übereinstimmung mit dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der relative Auftrieb von Luft in der Flüssigkeit und damit die Trennung von Luft und Flüssigkeit aufgrund der Gravitationswirkung ausgenutzt, um beispielsweise zu erlauben, daß Luft in dem Zwischenraum 64 nach oben in das Reservoir 60 und Flüssigkeit in dem Reservoir 60 nach unten in den inneren Zwischenraum 64 strömt, wenn beispielsweise der innere Zwischenraum 64 zu dem Reservoir hin offen ist. Daher sei es erwähnt, daß bei der Pumpenanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, typischerweise das, was mit dem inneren Ende der Pumpenanordnung bezeichnet worden ist, in einer Höhe über die Höhe des äußeren Auslaßendes vorgesehen wird.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele. Viele Modifikationen werden für den Fachmann offensichtlich sein. Der Gegenstand der Erfindung wird in den Ansprüchen festgelegt.
