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Die Erfindung betrifft generell einen Kolben für eine Pumpe und insbesondere eine Anordnung für eine Einweg-Kunststoffpumpe zum Abgeben von fließfähigem Material.
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Speziell betrifft die Erfindung eine Pumpe zum Abgeben von fließfähigen Materialien, enthaltend: ein Kolbenkammerteil, das eine zylindrische Kammer um eine Kammerachse aufweist, wobei die Kammer eine zylindrische, sich axial erstreckende Wandung bildet; ein Kolbenteil, das in dem eine Kolbenkammer bildenden Teil aufgenommen ist und in diesem axial einwärts und auswärts gleitbeweglich ist und das eine Kopfscheibe und eine Basis aufweist, wobei die Kopfscheibe koaxial um eine Kopfscheibenachse angeordnet ist und sich radial auswärts bis zu einem in Umfangsrichtung ringsherum laufenden Dichtrandbereich erstreckt, in einer ersten, abgedichteten Orientierung die Kopfscheibe mit ihrer Achse koaxial zu der Kammerachse orientiert ist und der Dichtrandbereich an der Wandung der Kammer anliegt, so daß ein Fluß des fließfähigen Materials daran vorbei in einer ersten Richtung verhindert wird, und die Kopfscheibe die erste, abgedichtete Orientierung bei einer relativen Gleitbewegung des Kolbenteils in einer zweiten zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung einnimmt.
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Pumpenanordnungen für Flüssigkeitsspender sind bekannt. Beispiele für solche Flüssigkeitsspender sind die
US 5,165,577 A , die
US 5,282,552 A , die
US 5,489,044 A , die
US 5,676,277 A und die
US 5,975,360 A . Auf die Offenbarung dieser Druckschriften wird Bezug genommen.
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Die Flüssigkeitsspender haben ein gemeinsames Merkmal, nämlich daß ein Kolben in einer Kammer axial gleitbeweglich ist und eine biegsame Scheibe trägt, welche bei Bewegung des Kolbens in einer Richtung in der Kammer von der Kammerwandung weg deformierbar ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis eines Nachteils solcher bekannter Kolbenpumpen. Die Kraft, die erforderlich ist, um den Kolben in der Richtung, in welcher eine Deformation der flexiblen Scheibe so, daß fließfähiges Material an der flexiblen Scheibe vorbeiströmen kann, recht erheblich sein und die zugunsten behinderter Personen aufgestellten Normen überschreiten kann. Die zum Bewegen des Kolbens erforderliche Kraft kann mit steigender Viskosität des fließfähigen Materials erheblich ansteigen.
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Die Erfindung beruht weiter auf der Erkenntnis, als weiterer Nachteil solcher bekannter Kolbenpumpen Schwierigkeiten auftreten, wenn fließfähige Materialien mit teilchenförmigem Material gepumpt werden. Es sind Handseifen bekannt, welche feste Partikel wie Bimstein, Sand oder anderes teilchenförmiges Material gemischt mit Flüssigkeiten enthalten, so daß sich eine fließfähige schlammartige Mischung ergibt. Die festen Partikel können in Suspension gehalten sein oder nicht, und typischerweise sind die festen Partikel nicht in Suspension, aber das Gemisch hat einen ausreichend großen Anteil an Feststoffen, daß die Flüssigkeit nur die Zwischenräume zwischen den Partikeln füllt, und der Schlamm hat eine relativ dicke, pastenartige Konsistenz.
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Bei der Anwendung bekannter Pumpen, bei denen der Kolben eine flexible Scheibe trägt, hat sich gezeigt, daß die Flüssigkeit in dem Gemisch selektiv an der Scheibe vorbei fließt, während die Scheibe die Strömung von festen Partikeln daran vorbei drosselt. Daher wird infolge der begrenzten Auslenkung der Scheibe die Flüssigkeit schießlich entfernt, und es bildet sich stromauf von der Scheibe eine Matrix von festen Partikeln mit entfernter Flüssigkeit, welche einen Pfropfen bildet, der weitere Strömung drosselt.
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In dem Gebrauchsmuster
DE 1 965 564 U wird eine Handpumpe für pastenförmiges Gut beschrieben. Die Pumpe enthält ein Rohr, das mit einem unteren, offenen Ende in das Gut hineinragt. Durch das mit einer Schraubkappe verschlossene obere Ende des Rohrs ist eine Kolbenstange geführt. An dem unteren Ende der Kolbenstange ist ein Schwenklager vorgesehen, über das eine Kolbenplatte schwenkbar mit der Kolbenstange verbunden ist. Das Schwenklager und die Kolbenplatte sind derart ausgebildet, dass sich die Kolbenplatte bei einer Abwärtsbewegung der Kolbenstange parallel zur Bewegungsrichtung ausrichtet und so ein Fließen des Guts an der Kolbenplatte vorbei zulässt. Bei einer Aufwärtsbewegung der Kolbenstange schwenkt die Kolbenplatte zu einer Stellung quer zur Rohrachse, in der sie abdichtend an der Rohrinnenwand anliegt. Oberhalb der Kolbenplatte befindliches Gut wird mit der Aufwärtsbewegung nach oben gefördert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Austrittsdüse bei einer Pumpe für fließfähiges Material zu schaffen, welche die Abgabe viskoser Flüssigkeiten wie relativ dickflüssige Handseifen, Honig, Ketchup, Senf und anderer Flüssigkeiten mit hoher Viskosität und andere fließfähiger Gemische wie Schlämme und Pasten mit festen Partikeln erleichtert.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpe zu schaffen, die zur Abgabe von fließfähigen Materialien wie Materialien, die aus trockenem, teilchenförmigen Material und trocknen, fließfähigen Pulvern besteht.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kolben für eine Pumpenanordnung zu schaffen, der zur Abgabe viskoser Flüssigkeiten geeignet ist und zur Erleichterung der Entsorgung als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben bei einer Pumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kopfscheibe und die Basis ein elastisch verformbares Kunststoffteil mit einer dazwischen vorgesehenen flexiblen Verbindung aufweisen, welche elastisch verformbar ist und die Kopfscheibe mit der Basis zum Kippen der Kopfscheibe zwischen der ersten, koaxialen, abgedichteten Orientierung und einer zweiten, nicht-abgedichteten, gekippten Orientierung koppelt, wobei die Elastizität der flexiblen Verbindung die Kopfscheibe zum Einnehmen der abgedichtete Orientierung vorbelastet, wenn die Kopfscheibe von der abgedichteten Orientierung zur nicht-abgedichteten Orientierung gekippt wird, in der zweiten, gekippten Orientierung die Kopfscheibe mit ihrer Achse nicht koaxial unter einem Winkel zu der Kammerachse orientiert ist und der Dichtrandbereich einen Fluß des fließfähigen Materials daran vorbei in der zweiten Richtung gestattet, und die Kopfscheibe die gekippte, nicht-abgedichtete Orientierung bei einer relativen Gleitbewegung des den Kolben bildenden Teils in der ersten Richtung einnimmt.
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Die vorliegende Erfindung sieht somit einen Kolben für eine Pumpe vor, bei welchem bei Bewegung des Kolbens in einer Richtung eine Scheibe aus einer mit der Kammer koaxialen, abgedichteten Orientierung herausschwenkt, so daß fließfähiges Material leichter an der Scheibe vorbeifließen kann. Vorzugsweise kippt die Scheibe dadurch, daß ein Schaft des Kolbens bei Bewegung des Kolbens in einer Richtung auslenkbar ist.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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1 ist ein Längsschnitt einer bekannten dreiteiligen Pumpe nach Art der
US 5,676,277 A .
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2 ist eine vergrößerte Darstellung einer bekannten Pumpenanordnung, wie sie in 1 dargestellt ist.
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3 zeigt einen Längsschnitt eines Kolbens für eine Pumpe für fließfähiges Material mit einer verbesserten Düse nach einer ersten Ausführung der Erfindung.
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4 ist ein Längsschnitt längs der Linie 4-4' in 3.
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5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5' in 3.
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6 ist eine schematische, schaubildliche Darstellung und zeigt einen Abschnitt des Schaftes des Kolbens von 3, wie er durch die Klammer 6 in 3 gekennzeichnet ist.
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7 ist eine Schnittansicht der Pumpe mit einem Kolben nach den 3 bis 6, wobei sich der Kolbenkopf in seinem abdichtenden Zustand befindet.
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8 ist eine Schnittansicht der Pumpe von 7, wobei sich der Kolben in einem nicht-abdichtenden Zustand befindet.
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9 ist eine schematische, schaubildliche Darstellung eines Abschnitts des Schaftes im wesentlichen übereinstimmend mit der von 6.
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10 ist ein Schnitt längs der Linie X-X' in 9.
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11 ist eine schematische Seitenansicht von 9, wobei der Schaft in einer nicht unter Spannung stehenden Position ist.
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12 ist eine schematische Seitenansicht ähnlich 11, bei welcher aber der Schaft in einer abgeknickten Position ist.
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13 ist ein Längsschnitt einer Pumpe nach einer zweiten Ausführung der Erfindung, wobei der Kolben in einer Richtung bewegt wird.
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14 ist ein Längsschnitt ähnlich 13, bei welchem jedoch der Kolben in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung bewegt wird.
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In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt. Die bekannte Vorrichtung enthält eine Pumpenanordnung 10, die an einem faltbaren Behälter 26 mit einem mit Gewinde versehenen Hals 34 befestigt ist. Die Pumpenanordnung hat einen Grundkörper 12, ein Rückschlagventil 14 und einen Kolben 16.
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Der Grundkörper 12 bildet eine zylindrische Kammer 18, in welcher der Kolben 16 zwischen einer eingezogenen und einer ausgezogenen Stellung gleitbeweglich ist, so daß er fließfähiges Material aus dem Behälter 26 ansaugt und über einen Auslaß 54 abgibt.
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Der Kolben 16 hat einen Schaft 46, der eine biegsame Kopfscheibe 48, eine abdichtende Basisscheibe 50 und Zentrier- oder Führungsrippen 66 aufweist. Der Schaft 46 weist ein rohrförmiges Teil auf und bildet einen Kanal 52, den Auslaß 54 und einen Einlaß 58. Der Einlaß 58 ist zwischen der Kopfscheibe 48 und der Basisscheibe 50 angeordnet.
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Das Rückschlagventil 14 weist ein zusammenhängendes Stück aus elastischem Material auf mit einem flexiblen, ringförmigen Rand 132 zur Anlage an der Seitenwandung der Kammer 18. Das Rückschlagventil ist aus einem Stück mit einem Einrastknopf 134 ausgebildet, der in eine Öffnung in einem zentralen Boden der Kammer 18 einschnappt.
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An dem Schaft 46 ist ein Angriffsflansch 62 zum Angreifen für eine Bewegung des Kolbens 16 einwärts und auswärts vorgesehen. Der Angriffsflansch hat auch die Funktion einer Anschlagscheibe zur Begrenzung der Einwärtsbewegung des Kolbens 16, indem er an dem äußeren Ende des Grundkörpers 12 zur Anlage kommt. Der Schaft 46 erstreckt sich auswärts von dem Angriffsflansch 62 als relativ enges Rohr 138.
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Der Grundkörper 12 trägt ein äußeres zylindrisches Teil 40 mit einem Gewinde 130, welches mit dem am Hals 34 des Behälters gebildeten Gewinde zusammenwirkt. Auf den Grundkörper 12 ist eine abnehmbare Abdeckkappe 142 mit Schnappverbindung aufgesetzt. Sowohl in 1 als auch in 2 ist die Pumpenanordnung in der Vorratsposition vor Benutzung dargestellt. Zur Benutzung wird die Abdeckkappe 142 abgenommen, und die Pumpe wird vorzugsweise umgedreht so daß der Auslaß nach unten gerichtet ist.
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Der Kolben 16 hat im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und ist gleitbeweglich in der Kammer 18 aufgenommen. Der Kolben 16 ist ein zusammenhängendes Bauteil und ist vollständig aus Kunststoff vorzugsweise durch Spritzgießen hergestellt. Der Kolben 16 hat den zentralen, hohlen Schaft 46, der sich längs der zentralen Längsachse des Kolbens 16 erstreckt. Die Kopfscheibe 48 ist eine elastische, kreisförmige Scheibe, die am innersten Ende des Kolbens 16 sitzt und sich radial von diesem erstreckt. Die Kopfscheibe 48 ist so bemessen, daß sie am Umfang an der zylindrischen inneren Kammerwandung 20 anliegt und bei Bewegung des Kolbens 16 nach außen aus der Kammer heraus eine Strömung des fließfähigen Materials daran vorbei im wesentlichen verhindert. Die Kopfscheibe 48 ist als dünne elastische Scheibe gebildet, die praktisch einen elastisch deformierbaren Randbereich aufweist, welcher an der Kammerwandung 20 anliegt. Der Randbereich erstreckt sich radial auswärts und in einer Richtung axial auswärts in bezug auf die Kammer 18.
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Die Basisscheibe 50 ist auch eine kreisförmige, elastisch flexible Scheibe die an dem Schaft 46 im Abstand axial auswärts von der Kopfscheibe 48 sitzt. Die Basisscheibe 50 erstreckt sich radial auswärts von dem Schaft und liegt mit ihrem Umfang an der Kammerwandung 20 an, so daß sie wenigstens bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens in die Kammer hinein eine Strömung des fließfähigen Materials zwischen Basisscheibe 50 und Kammerwandung 20 im wesentlichen verhindert. Wie die Kopfscheibe 48 ist die Basisscheibe 50 als dünne, elastische Scheibe ausgebildet, die praktisch einen elastisch verformbaren Randteil zur Anlage an der Kammerwandung 20 besitzt.
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Der Kolbenschaft 46 hat einen zentralen Kanal 52, der sich längs der Achse des Kolbens 16 von einem abgeschlossenen inneren Ende, das in dem Schaft zwischen der Kopfscheibe 48 und der Basisscheibe 50 sitzt, bis zu einem Auslaß 54 am äußeren Ende des Kolbens 16 erstreckt. Ein Verbindungskanal 56 verläuft von den auf beiden Seiten des Schaftes 46 zwischen der Kopfscheibe 48 und der Basisscheibe vorgesehenen Einlässen 58 radial einwärts durch den Kolben 16 und steht mit dem zentralen Kanal 52 in Verbindung. Der Verbindungskanal 56 und der zentrale Kanal 52 stellen eine Materialverbindung durch den Kolben 16 an der Basisscheibe vorbei zwischen den Einlässen 58 und dem Auslaß 54 her.
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Axiale Rippen 66 erstrecken sich radial von dem Schaft 46. Diese Rippen 66 liegen an der Kammerwandung 20 an und helfen den Kolben 16 bei seiner Gleitbewegung in die Kammer und aus dieser axial zentriert in der Kammer 18 zu halten.
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Bei dem Auswärtshub, bei welchem der Kolben 16 aus der Kammer 18 heraus bewegt wird, bewirkt das Herausziehen des Kolbens ein Öffnen des Rückschlagventils 14, wobei fließfähiges Material an dem ringförmigen Rand 132, der radial einwärts ausgelenkt wird, vorbei in die Kammer 18 strömt. Bei dem Auswärtshub bleibt die Kopfscheibe 48 im wesentlichen unausgelenkt und unterstützt die Erzeugung einer Saugkraft in der Kammer 18, so daß der Rand 132 ausgelenkt und fließfähiges Material an dem Rand 132 vorbei in die Kammer 18 angesaugt wird.
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Bei dem Rückhub, bei welchem der Kolben 16 in die Kammer hinein bewegt wird, setzt die Rückbewegung des Kolbens 16 bei Verhinderung einer Strömung nach außen an der Basisscheibe 50 vorbei das Fließfähige Material in der Kammer 18 zwischen der Kopfscheibe 48 und dem Rückschlagventil 14 unter Druck. Dieser Druck drückt den Rand 132 radial auswärts in eine Schließstellung, in welcher er an der Kammerwandung anliegt. Infolge dieses Druckes wird die Kopfscheibe an ihrer Peripherie ausgelenkt, so daß sie außer dichtender Anlage an der Kammerwandung 20 kommt und eine Strömung von fließfähigem Material nach außen an der Kopfscheibe vorbei in den Ringraum zwischen der Kopfscheibe 48 und der Basisscheibe 50 und von dort aus der Kammer 18 über die Einlässe 58, den Verbindungskanal 56 und den Kanal 52 gestattet.
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Die Kopfscheibe 48 muß einerseits bei dem Auswärtshub eine Strömung daran vorbei im wesentlichen verhindern aber andererseits bei dem Rückhub eine Strömung daran vorbei zulassen. Die dargestellte Kopfscheibe 48 erleichtert das indem sie als dünne, elastische Scheibe ausgebildet ist, die praktisch einen elastisch verformbaren Randbereich nahe der Kammerwandung 20 aufweist.
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Wenn die Kopfscheibe 48 nicht verformt ist, liegt sie an der Kammerwandung 20 an und bildet eine für das fließfähige Material im wesentlichen undurchlässige Dichtung. Im verformten Zustand wenn der Randbereich von der Kammerwandung weg gebogen ist, kann fließfähiges Material an der Kopfscheibe vorbei nach außen fließen. Die Kopfscheibe 48 wird verformt, wenn die Druckdifferenz daran, also die Differenz des Druckes auf der stromaufwärtigen Seite und des Druckes auf der stromabwärtigen Seite größer ist als die maximale Druckdifferenz, welche der Randbereich der Scheibe ohne Auslenkung aufnehmen kann. Wenn die Druckdifferenz ausreichend groß ist, verformt sich der Randbereich der Kopfscheibe und fließfähiges Material strömt nach außen daran vorbei. Wenn sich die Druckdifferenz auf weniger als eine vorgegebene Druckdifferenz vermindert, kehrt die Scheibe in ihre ursprüngliche Form zurück, in welcher sie mit der Wandung 20 im wesentlichen eine Dichtung bildet.
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In den 3 bis 8 ist eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt, und insbesondere ein erfindungsgemäßer Kolben 16, der den Kolben 16 nach dem beschriebenen Stand der Technik gemäß 1 und 2 ersetzen soll. In allen Figuren werden zur Bezeichnung der gleichen Teile übereinstimmende Bezugszeichen benutzt.
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In den 3 bis 8 stimmt jedes Element des Kolbens 16 und des die Kolbenkammer bildenden Grundkörpers 12 mit dem in den 1 und 2 überein, mit der einzigen Ausnahme, daß der Schaft 46 einen in die Seitenwand 61 des Schaftes 46 eingeschnittenen Schlitz 59 aufweist. Einfach gesagt bewirkt das Wegschneiden der Seitenwand 61 des Schaftes 46, daß der Schaft flexibel wird, derart daß die Kopfscheibe 48 bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens in die Kammer eine gekippte Orientierung annimm, wie in 8 dargestellt ist, um die Strömung des fließfähigen Materials nach außen an der Kopfscheibe 48 vorbei zu erleichtern.
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Die 3 bis 6 stellen den erfindungsgemäßen Kolben 16 dar. 3 zeigt einen Längsschnitt längs der Basisachse 201. Die Basisachse 201 ist definiert als eine Achse koaxial mit dem Schaft 46 außerhalb des Einlasses 58. Der Schnitt von 3 ist senkrecht zu dem Einlaß 58. Der Einlaß 58 ist eine zylindrische Bohrung, die sich senkrecht zu der Basisachse 201 und senkrecht zu der Ebene des Schnittes in 3 erstreckt. Der Schaft 46 hat eine zylindrische Seitenwand 61 um den zentralen Kanal 52 herum. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist die zylindrische Seitenwand 61 auf einer, der rechten, Seite des Einlasses praktisch entfernt, so daß der Schlitz 59 und der Einlaß 58 die Seitenwand 61 des Schaftes längs des Umfanges der Seitenwand 61 in einem wesentlichen Bereich entfernen, wobei ein stehengebliebener Verbindungsabschnitt 63 der Seitenwand gegenüber dem Schlitz 59 und auf der linken Seite des Einlasses 58 übrigbleibt, wie am besten aus 3 und 5 ersichtlich ist. 5 ist ein Querschnitt längs der Achse 5-5' in 3 und senkrecht zu der Basisachse 201. 5 zeigt deutlich den Verbindungsabschnitt 63.
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4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4' in 3 und zeigt den Blick von innen durch den Schlitz 59 nach außen. Möglicherweise ist die Form des Schlitzes 59 und des Verbindungsabschnitts 63 am besten in der perspektivischen Darstellung in 6 gezeigt, welche schematisch einen Abschnitt des Schaftes 46 zwischen der Kopfscheibe 48 und der Basisscheibe 50 zeigt. Wie aus 6 ersichtlich ist, hat der Verbindungsabschnitt 63 eine axiale Ausdehnung die grob der axialen Ausdehnung des Einlasses 58 entspricht. Einwärts von dem Verbindungsabschnitt 63, d. h. oberhalb des Verbindungsabschnitts 63 in 6, sitzt ein Kopfabschnitt 45 des Schaftes, der fest mit der Kopfscheibe 48 verbunden ist. Außerhalb des Verbindungsabschnitts 63, d. h. unterhalb des Verbindungsabschnitts in 6, liegt ein Basisabschnitt 47 des Schaftes.
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Die Kopfscheibe 48 und ihr Kopfschaftabschnitt sind koaxial um eine Kopfachse angeordnet, die generell mit 203 bezeichnet ist, wie aus 8 ersichtlich ist. Die Basisscheibe 50 und der Basisschaftabschnitt 47 sind koaxial um die Basisachse 201 angeordnet. Der Verbindungsabschnitt 63 liefert einen Abschnitt des Schaftes von verminderter Querschnittsfläche. Um diesen Abschnitt ist der Schaft 46 elastisch auslenkbar. Das kann durch eine Verbindungsachse symbolisiert werden, die in 3 und 6 mit 65 bezeichnet sind. Dadurch können die Kopfscheibe 48, der Kopfabschnitt 45 und die Kopfachse 203 um einen Winkel zu der Basisachse 201 und damit zu dem übrigen Kolben 16 gekippt werden. Der Verbindungsabschnitt 63 ist elastisch und so vorgespannt, daß er eine Position, wie in 3 bis 7 gezeigt, einnimmt, in welcher die Kopfachse 203 der Kopfscheibe 48 koaxial mit der Basisachse 201 ist.
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Die 7 und 8 zeigen Längsschnitte des Kolbens der 3 bis 6, wobei dieser in einem Körper 12 übereinstimmend mit dem von l und 2 aufgenommen ist.
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7 zeigt einen Zustand, in welchem der Kolben 16 relativ zu der Kammer 18 in der durch den Pfeil 220 bezeichneten Richtung nach außen gezogen wird. 8 zeigt einen Zustand, in welchem der Kolben relativ zu der Kammer in der durch den Pfeil 222 dargestellten Richtung nach innen gedrückt wird.
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Wenn sich in 7 der Kolben nach außen bewegt, liegen die Randbereiche der Kopfscheibe 48 an der Kammerwandung 20 an und verhindern eine Ströung von fließfähigem Material einwärts an der Kopfscheibe vorbei. Dadurch wird bei einer Bewegung des Kolbens 16 nach außen innerhalb der Kopfscheibe 48 ein Unterdruck erzeugt, wodurch fließfähiges Material über das Rückschlagventil 14 angesaugt wird, dessen ringförmiger Rand 132 dabei ausgelenkt wird. Die Anlage des radial äußeren Randbereichs der Kopfscheibe 48 an der Kammerwandung wirkt einer Bewegung der Kopfscheibe 48 axial auswärts entgegen, wodurch der Verbindungsabschnitt 63 unter mechanischer Spannung steht. Der Verbindungsabschnitt 63 spannt die Kopfscheibe 48 so vor, daß sie eine Position koaxial mit der Basisachse 201 einnimmt. Wenn sich somit der Kolben beim Ansaugen auswärts bewegt, nimmt die Kopfscheibe 48 einen Dichtzustand an, wie in 7 dargestellt ist. Vorzugsweise ist der Verbindungsabschnitt 63 so gestaltet, daß er, wenn er unter mechanische Spannung gesetzt wird, eine nicht-vorgespannte Stellung einnimmt, bei welcher die Kopfscheibe 48 und die Kopfachse 203 koaxial zu der Basisachse 201 liegen.
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8 zeigt eine gekippte oder nicht-abgedichtete Orientierung, welche die Kopfscheibe 48 einnimmt, wenn der Kolben sich einwärts in die Kammer 18 hinein bewegt. Bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens 16 schließt das Rückschlagventil 14 und der Druck einwärts von der Kopfscheibe 48 und dem Rückschlagventil 14 drückt auf die Kopfscheibe 48 so, daß diese in einer Weise ausgelenkt wird, welche eine Strömung von fließfähigem Material zwischen der Kopfscheibe 48 und der Kammerwandung 20 gestattet, und damit über den Einlaß 58 in den Kanal 52 und den Auslaß 54 heraus. Bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens 16 wird der Verbindungsabschnitt 63 unter Druck gesetzt, und der Kopf wird in die in 8 dargestellte Position gekippt. In dieser Position ist die Kopfachse 203 der Kopfscheibe 48 und der Kopfabschnitt 47 des Schafts relativ zu dem übrigen Kolben, d. h. zu der Basisachse und damit zu der zentralen Achse der Kammer, gekippt. Es ist zu beachten, daß sowohl in 7 als auch in 8 die Basisachse koaxial zu der Kammer gehalten ist, beispielsweise infolge der Rippen 66, die in der Kammer 18 aufgenommen sind.
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8 zeigt die Kopfachse 203 als Achse, die koaxial zu der Kopfscheibe 48 und dem Kopfteil 45 des Schaftes ist. Die Achse 203 ist um einen Winkel relativ zu der Basisachse 201 gekippt. Vorzugsweise ist die Kopfscheibe um einen solchen Winkel kippbar, daß die Kopfachse 203 einen Winkel von wenigstens 5° mit der Basisachse 201 bildet. Noch vorteilhafter ist es, wenn die Kopfachse so kippbar ist, daß sie einen Winkel von wenigstens 20°, noch vorteilhafter von wenigstens 30° mit der Basisachse 201 bildet.
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Wenn die Kopfscheibe 48 wie aus 8 ersichtlich gekippt ist, wird der Widerstand gegen Strömung von fließfähigem Material an der Kopfscheibe 48 vorbei vermindert. Bei einer Kippung der Kopfscheibe 48 ist es vorzugsweise ausreichend, daß der Randbereich der Kopfscheibe 48 von der Seitenwandung 20 der Kammer über wenigstens ein Segment des Umfangs der Kopfscheibe 48 verlagert wird. Auf jeden Fall wird, gleichgültig ob die Kippung so stark ist, daß die Randbereiche der Kopfscheibe 48 in einem solchen Maße radial einwärts von der Kammerwandung 20 liegen, daß wenigstens über ein Segment die Randbereiche radial einwärts von der Kammerwandung bewegt werden, das Maß vermindert, um welches eine Auslenkung der Randbereiche erforderlich ist um eine Strömung von fließfähigem Material nach außen daran vorbei zuzulassen.
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Die 9, 10, 11 und 12 zeigen eine Abwandlung des Schaftes der Ausführungen von 3 bis 8. 9 ist eine Darstellung ähnlich 6. Dort ist jedoch ein Band 70 vorgesehen, welches den Schlitz 59 überbrückt. Das Band 70 ist an dem Schaft 46 angeformt. Das Band 70 ist ein dünnes Teil, das leicht biegbar oder faltbar ist, wenn es Druck ausgesetzt wird, so daß es ein Durchbiegen des Verbindungsteils 63 um die Verbindungsachse 65 in Richtung auf ein Schließen des Schlitzes 59 gestattet. Das Band 70 verhindert jedoch ein Durchbiegen des Verbindungsabschnitts 63 in entgegengesetzter Richtung, d. h. in Richtung auf ein Öffnen des Schlitzes 59 über die voll geöffnete Position von 9 hinaus.
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Das Band 70 kann ein dünnes, flaches Teil sein, wie in 9 dargestellt ist, das von sich aus bei Druckausübung biegbar ist. Die 11 und 12 sind vergrößerte Seitenansichten, welche ein Band mit Knickkerben 71, 72 und 73 zeigen um welche sich das Band aus einer voll geöffneten Stellung des Schlitzes in 11 zu einer Stellung biegen kann, in welcher der Verbindungsabschnitt 63 fest ist und das Band um die Knickkerben 71, 72 und 73 wie dargestellt gebogen ist.
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Im Zusammenwirken bringen der Verbindungsabschnitt 63 und das Band 70, wenn sie unter Zugspannung stehen, die Kopfscheibe in eine nicht-gekippte Position, d. h. koaxial mit der Achse des Schaftes 46. Statt eines Bandes könnte auch der Verbindungsabschnitt 63 selbst eine solche Form haben, daß er einer Durchbiegung zum Öffnen des Schlitzes 59 über die voll geöffnete Position von 6 hinaus entgegenwirkt.
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Bei der dargestellten bevorzugten Ausführung der Erfindung hat die Kopfscheibe 48 elastisch verformbare Randbereiche. Das ist vorteilhaft aber nicht wesentlich. Die Kopfscheibe könnte eine starre Scheibe sein, die so bemessen ist, daß sie bei koaxialer Anordnung in der Kammer 18 im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie die Kammer 18, und die eine Strömung von fließfähigem Material daran vorbei nur durch Kippen der Kopfscheibe ermöglicht. Vorzugsweise wird jedoch eine Strömung des fließfähigen Materials an der Kopfscheibe vorbei durch die Kombination einer Kippung der Kopfscheibe 48 und einer Auslenkung radial einwärts der Randbereiche der Kopfscheibe ermöglicht.
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Die bevorzugte Ausführung zeigt den Kolben als zusammenhängendes, z. B. durch Spritzgießen hergestelltes Stück aus Kunststoff. Eine solche Struktur könnte aber auch aus einer Mehrzahl von Elementen aufgebaut sein. Der flexible Verbindungsabschnitt 63 ist als integraler Teil des Schaftes dargestellt, der sich elastisch durchbiegt. Es könnte aber auch eine mechanische Scharnierkonstruktion vorgesehen sein, um den Kopfabschnitt des Schaftes mit dem Basisabschnitt durch eine Scharnierkupplung zu verbinden, und vorzugsweise könnte eine solche Kupplung so vorgespannt sein, daß die Kopfscheibe eine abgedichtete Anordnung einnimmt und einer Bewegung in eine gekippte, uicht-abgedichtete Anordnung entgegenwirkt. Vorzugsweise würde der Verbindungsabschnitt, welcher ein Kippen der Kopfscheibe gestattet, die Schwenkbewegung in einer Endstellung begrenzen, wenn die Kopfachse 203 koaxial zu der Basisachse 201 ist, und in einer anderen Endstellung, wenn die Kopfachse um einen Winkel zu der Basisachse gekippt ist. Vorzugsweise würde der Verbindungsabschnitt, wie in Verbindung mit 9 zu sehen ist, keine Schwenkbewegung der Kopfachse um die Verbindungsachse weiter entgegen dem Uhrzeigersinn in 7 über die Position von 7 hinaus, wie das z. B. durch das Band 70 wirksam sichergestellt ist.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird der Widerstand für die Strömung von fließfähigem Material an der Kopfscheibe 48 vorbei nach außen gegenüber der bekannten Ausführung nach 1 und 2 vermindert durch das Kippen der Kopfscheibe zusätzlich zu der Umbiegung des Umfangs der Kopfscheibe. Somit ist die Kraft, die zur Einwärtsbewegung des Kolbens bei der Abgabe von fließfähigem Material angewandt werden muß, vermindert. Das hilft insbesondere die Kraft zu verringern, die zum Einwärtsdrücken des Kolbens aufzuwenden ist, und macht es leichter für behinderten Personen mit geringerer Kraft, den Kolben einwärts zu drücken. Das gilt insbesondere für viskose Flüssigkeiten.
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Die Kopfscheibe ist zwar vorzugsweise flexibel. Bei der vorliegenden Erfindung braucht die Kopfscheibe aber nicht flexibel zu sein. Beispielsweise kann eine Pumpe nach der vorliegenden Erfindung immer noch funktionieren trotz des Verlustes an Flexibilität der Kopfscheibe, der bei manchen Kunststoffen mit der Zeit eintreten kann.
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Bei der dargestellten bevorzugten Ausführung ist der Schaft 46 ein hohler Schaft mit einem Kanal 52, der sich sowohl durch den Basisabschnitt des Schafts als auch durch den Kopfabschnitt des Schafts erstreckt. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß sich der Kanal in den Kopfabschnitt des Schafts erstreckt. Zwar stellt die teilweise Entfernung der zylindrischen Seitenwand des Schaftabschnitts einen bequemen Mechanismus zur Erzeugung eines flexiblen Verbindungsabschnitts von vermindertem Querschnitt dar; es können aber viele andere scharnierartige Anordnungen strukturiert werden. Bei Verwendung solcher scharnierartigen Strukturen wäre es tragbar, den Kanal 52 in dem Basisabschnitt des Schafts enden zu lassen, wobei die Einlässe 58 und der Verbindungskanal 56 von der scharnierartigen Struktur getrennt sind. Beispielsweise könnten die Einlässe in den Kanal 52 außerhalb jeder scharnierartigen Struktur sein.
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Pumpen nach der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet zum Abgeben fließfähige Materialien, welche feste Partikel enthalten. Das Kippen der Kopfscheibe mit vergrößertem Raum zwischen der Kopfscheibe und der Seitenwand der Kammer gestattet es festen Partikeln leichter an der Kopfscheibe vorbeizuströmen. Beispielsweise können bekannte fließfähige Handseifen, die Bimstein oder andere feste Partikel von klreinem Durchmesser enthalten, mit Pumpen nach der Erfindung leicht abgegeben werden. Ebenso können mit diesen Pumpen fließfähige Schlämme und Pasten, welche feste Partikel in Gemisch mit Flüssigkeiten enthalten, leicht abgegeben werden. Auch fließfähige trockene Pulver, die vorzugsweise in einem faltbaren Behälter enthalten sind, können mit einer erfindungsgemäßen Pumpe abgegeben werden.
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Die bevorzugten Ausführungen in den
3 bis
8 stellen eine dreiteilige Pumpe dar, bei welcher die Kammer einen gleichmäßigen Durchmesser hat. Die Erfindung ist auch anwendbar bei Pumpen, die eine gestufte Kammer aufweisen. Solche Pumpen sind in der
US 5,676,277 A offenbart. Auf die Offenbarung dieser Druckschrift wird ergänzend Bezug genommen. Die
13 und
14 zeigen eine Vorrichtung, die im wesentlichenmit
16 der
US 5,676,277 A entspricht, jedoch nur so modifiziert ist, daß ein zylindrischer Kopfteil
301 des Schaftes einen Schlitz
59 aufweist, der in eine zylindrische Seitenwand eingeschnitten ist. Dadurch wird ein Verbindungsabschnitt
63 des Schaftes
46 gebildet, der sich um eine Verbindungsachse biegen kann und eine Schwenkung der Kopfachse
203 der innersten Kopfscheibe
216 aus einer koaxialen Position in
13 in eine gekippte Position relativ zu der Basisachse
201 gestattet, wie in
14 dargestellt ist. Bei der in
13 und
14 dargestellten Ausführung dient die innerste, ausweichende Scheibe
216 als Rückschlagventil. und die ausweichende Kopfscheiben
48 und die ausweichende Basisscheibe
50 dienen dem gleichen Zweck wie die entsprechend numerierten Kopfscheibe
48 und Basisscheibe
50 der anderen Ausführungen. Die Rippen
66 brauchen nicht vorgesehen zu werden, da die Kopfscheibe
48 und Basisscheibe
50 und die Zentrierscheibe
51 sicherzustellen helfen, daß der Basisabschnitt des Kolbens
16 koaxial innerhalb der Kammern angeordnet bleibt. Die Kammern umfassen eine vergrößerte äußere Kammer
202 und eine innere Kammer
204.