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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Flüssigkeitspumpe und im Besondere auf eine Flüssigkeitspumpe mit einem elastomeren Kolben.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine Flüssigkeitspumpe wird im Allgemeinen an einer Öffnung eines Behälters, der mit einer ölartigen Flüssigkeit gefüllt ist, angebracht und benutzt, um die Flüssigkeit durch eine manuelle Druckbetätigung ihres Benutzers aus dem Behälter zu entnehmen. Flüssigkeitspumpen von diesem Typ haben im Allgemeinen einen Kolben, der aus einem elastomeren Material, wie z. B. Nitril-Butadien-Kautschuk („Nitril-Butadiene-Rubber”, NBR), aber nicht aus einem Plastikmaterial gemacht ist, da elastomere Materialien gegenüber ölartigen Flüssigkeiten weniger anfällig als Plastikmaterialien sind, die sich unter der Einwirkung von ölartigen Flüssigkeiten verformen können.
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Derzeit gibt es verschiedenen Flüssigkeitspumpen vom zuvor beschriebenen Typ, die einen elastomeren Kolben haben und die insbesondere benutzt werden, um ölartige Produkte zu entnehmen. Konventionelle Flüssigkeitspumpen von diesem Typ haben jedoch meistens Probleme derart, dass sie schwierig herzustellen und zusammenzusetzen sind und es schwierig ist, ihre Präzision zu verbessern.
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Eine Flüssigkeitspumpe vom zuvor beschriebenen Typ wird in
JP 2004-131163 offenbart. Wie in den
1a bis
1e gezeigt, hat die Flüssigkeitspumpe im Wesentlichen einen Druckkopf
120, einen Zylinder
130, eine mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe
140, eine Feder
150, ein unteres Rückschlagkugelventil
160 und eine Kolbenanordnung
110. Die Flüssigkeitspumpe ist an einer Öffnung eines Behälters eines flüssigen Produktes angebracht, wobei die Öffnung üblicherweise ein offenes oberes Ende des Behälters ist, und wird benutzt, um das Produkt aus dem Behälter zu entnehmen. Die Kolbenanordnung
110 wird, in bekannter Weise durch den Druckkopf
120 angetrieben, in dem Zylinder
130 aufwärts und abwärts bewegt, wodurch der gewünschte Pumpeneffekt entsteht. Die Kolbenanordnung
110 hat eine Kolbenstange
111 und einen Kolbenkopf
112, die integral ausgebildet sind, so dass sie ein einstückiges Element bilden, das sich in Längsrichtung erstreckt, und einen Kolben
113, der über einen Kolbeneingriffsbereich
115 zwischen der Kolbenstange
111 und dem Kolbenkopf
112 gepasst ist. Der Kolbeneingriffsbereich
115 besteht aus einem zylindrischen Verengungsbereich zwischen der Kolbenstange
111 und dem Kolbenkopf
112, und sein zylindrisches äußeres Profil greift in das zylindrische innere Profil des Kolbens
113 ein, der über den Kolbeneingriffsbereich gepasst ist. Im Zentrum der Kolbenstange
111/des Kolbenkopfes
112, die zusammengefasst bzw. integriert sind, ist eine Fluidpassage
114 ausgebildet, deren unteres Ende am Kolbenkopf
112 geschlossen ist, und deren oberes Ende am oberen Ende der Kolbenstange
111 offen ist. Am Kolbeneingriffsbereich
115 ist eine Querpassage
116 ausgebildet, die sich in radialer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zur Fluidpassage
114 durch den Kolbeneingriffsbereich
115 erstreckt und mit der Fluidpassage
114 in Verbindung steht. Die Passage
116 kann als Verlängerung der Fluidpassage
114 betrachtet werden, und die Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir des Zylinders kann durch die Passagen
114 und
160 aus dem Behälter gepumpt werden. Die Kolbenstange
111 hat an ihrer Verbindung mit dem Kolbeneingriffsbereich
115 eine konisch zusammenlaufende Fläche
1111, die in Richtung des Kolbeneingriffsbereichs
115 zusammenläuft, während der Kolbenkopf
112 an seiner Verbindung mit dem Kolbeneingriffsbereich
115 eine steile Stufenfläche
1121 hat, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung verläuft. Der Kolben
113 hat im Wesentlichen die Form einer zylindrischen Hülse und ist auf seiner inneren Wand mit einem ringförmigen inneren Flansch
1131 ausgebildet. Der ringförmige innere Flansch
1131 definiert eine runde Zentralöffnung für den Durchtritt des Kolbeneingriffsbereichs
115 der Kolbenstange
111/des Kolbenkopfes
112, die zusammengefasst bzw. integriert sind, und verläuft im Wesentlichen um den Kolbeneingriffsbereich
115. Gegenüberliegende Enden des Kolbens
113 sind aufgeweitet, um eine untere Abdichtlippe
1132 und eine obere Abdichtlippe
1133 auszubilden.
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Im zusammengesetzten stationären Zustand der Flüssigkeitspumpe befindet sich die Kolbenanordnung 110 verschiebbar innerhalb des Zylinders 130, wobei der ringförmige innere Flansch 1131 des Kolbens 113, der über den Kolbeneingriffsbereich 115 gepasst ist, die Querpassage 116 verschließt und sowohl die untere Abdichtlippe 1132 als auch die obere Abdichtlippe 1133 des Kolbens 113 an die innere Wand des Zylinders 130 angrenzen. In diesem Zustand wird die Fluidverbindung zwischen der Fluidpassage 114 und dem Flüssigkeitsreservoir des Zylinders 130 durch die Querpassage 116 durch den ringförmigen inneren Flansch 1131 des Kolbens 113 blockiert, und daher kann die Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir des Zylinders 130 nicht durch die Fluidpassage 114 nach außen entnommen werden.
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Da der Druckkopf 120 gegen die Kraft der Feder 150 nach unten gedrückt wird und die Kolbenanordnung 110 dazu gebracht wird, sich zusammen damit relativ zu dem Zylinder 130 nach unten zu bewegen, verschieben sich die beiden Dichtungslippen 1132 und 1133 des Kolbens 113 nach unten, während sie an die Seitenwand des Zylinders 130 angrenzen. Aufgrund der gemeinsamen Wirkung der nach unten wirkenden Antriebskraft, die von der Kolbenstange 111 und dem Kolbeneingriffsbereich 115 auf den ringförmigen inneren Flansch 1131 ausgeübt wird, und der nach oben wirkenden Reibungskraft, die durch die innere Wand des Zylinders 130 auf die Dichtungslippen 1132 und 1133 des Kolbens 113 ausgeübt wird, sowie aufgrund eines Verformungsraumes, der durch die konische Fläche 1111 des Kolbenstange 111 bereitgestellt wird, wird der Kolben 113 gezwungen, sich in Richtung der Seite der konischen Fläche 1111, d. h. in Richtung der Kolbenstange 111, zu verformen, wie in der 1b gezeigt. Die Verformung bewirkt, dass sich der ringförmige innere Flansch 1131 des Kolbens vom Kolbeneingriffsbereichs 115 weg bewegt, so dass die Querpassage 116, die ursprünglich durch den Kolben 113 verschlossen wird, geöffnet wird, wodurch sie es ermöglicht, dass unter der Wirkung des Abwärtspumpens der Kolbenanordnung 110 Flüssigkeit durch die Querpassage 116 und die Flüssigkeitspassage 114 aus dem Flüssigkeitsreservoir des Zylinders 130 herausgepumpt wird. Und dann, wenn der Druckkopf 120 von der abwärts gerichteten Druckkraft entlastet wird, bewegt sich die Kolbenanordnung 110 unter der Wirkung der Feder 150 relativ zu dem Zylinder 130 nach oben. Da die steile Stufenfläche 1121 des Kolbenkopfes 112 keinen Raum zur Verfügung stellt, der es dem Kolben 113 ermöglicht, sich in Richtung des Kolbenkopfes 112 zu verformen, kann sich der Kolben 113 zu diesem Zeitpunkt nicht merklich verformen, um es dem ringförmigen inneren Flansch 1131 des Kolbens 113 zu ermöglichen, sich von dem Kolbeneingriffsbereich 115 wegzubewegen, um die Dichtung der Querpassage 116 zu lösen. Zusammenfassend ist die Kolbenanordnung 110 wie folgt aufgebaut: wenn die Kolbenanordnung 110 in Bezug auf den Zylinder 130 stationär gehalten wird, bleibt der Kolben 113 in seiner Eingriffsposition mit dem Kolbeneingriffsbereich 115, wodurch er die Querpassage 116 verschließt und eine Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoirs des Zylinder 130 mit der Außenseite des Behälters durch die Fluidpassage 114 verhindert; wenn die Kolbenanordnung 110 relativ dem Zylinder 130 nach unten getrieben wird, verformt sich der Kolben 113 und bewegt sich aus seiner Eingriffsposition, um die Querpassage 116 im Kolbeneingriffsbereich 115 zu öffnen, was es dem Flüssigkeitsreservoir des Zylinders 130 ermöglicht, mit der Außenseite des Behälters zu kommunizieren; wenn die Kolbenanordnung 110 relativ zu dem Zylinder 130 nach oben bewegt wird, bleibt der Kolben 113 immer noch in seiner Eingriffsposition, um die Querpassage 116 zu verschließen und eine Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoirs des Zylinders 130 mit der Außenseite des Behälters durch die Fluidpassage 114 zu verhindern. D. h., in der Kolbenanordnung 110 spielt der in den Kolbeneingriffsbereich 115 eingepasste Kolben 113 die Rolle eines oberen Rückschlagventils, das mit dem unteren Rückschlagkugelventil 160 zusammenwirkt, um es zu ermöglichen, das Flüssigkeitsreservoir des Zylinders 130 mit Flüssigkeit zu füllen und zu entleeren.
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Auch
JP 52-112107 offenbart eine Flüssigkeitspumpe des zuvor beschriebenen Typs. Wie in den
2a bis
2e gezeigt, hat die Pumpe im Wesentlichen den gleichen grundlegenden Aufbau wie die in der zuvor diskutierten Druckschrift
JP 2004-131163 , wobei der Unterschied nur im Aufbau des Kolbens
113 besteht. Dementsprechend wurden den Elementen in den
2a bis
2e ähnliche Bezugszeichen wie denen in den
1a bis
1e gegeben, wobei nur die erste Ziffer „1” durch „2” ersetzt worden ist; daher bezeichnen die, bis auf die Anfangsziffer, gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente. Insbesondere weist die Pumpe gemäß
JP 52-112107 im Wesentlichen einen Druckkopf
220, einen Zylinder
230, eine mit einem integralen Gewinde versehene Hülse/Zylinderkappe
240, eine Feder
250, ein unteres Rückschlagkugelventil
260 und eine Kolbenanordnung
210 auf. Die Kolbenanordnung
210 hat eine Kolbenstange
211/einen Kolbenkopf
212, die einstückig integral ausgebildet sind und sich in Längsrichtung erstrecken, und einen Kolben
213, der über den Kolbeneingriffsbereich
215 zwischen der Kolbenstange
211 und dem Kolbenkopf
212 gepasst ist. Der Kolben
213 hat einen anderen Aufbau als der Kolben
113 in
JP 2004-131163 und ist im Wesentlichen aus einem oberen Bereich und einem unteren Bereich zusammengesetzt, wobei der obere Bereich
2135 eine im Wesentlichen zylindrische Form hat und der untere Bereich
2136 im Wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes hat. Der obere Bereich
2135 ist an seinem oberen Ende mit einem ringförmigen inneren Flansch
2137 ausgebildet, der eine runde Zentralöffnung definiert. Die Öffnung umgibt den Kolbeneingriffsbereich
215 und ermöglicht es dem Kolbeneingriffsbereich
215, zwischen der Kolbenstange
211 und dem Kolbenkopf
212 hindurch zu treten. Der untere Bereich
2136 weitet sich allmählich auf und wird allmählich dünner, während er sich nach unten erstreckt, um ein Dichtungselement des Kolbens
213 auszubilden, das im Kontakt mit der inneren Wand des Zylinders
230 ist. Die Dicke des oberen Bereichs
2135 ist wesentlich größer als die des unteren Bereichs
2136.
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Die in
JP 52-112107 beschriebene Pumpe wird auf ähnliche Weise betrieben, wie die in
JP 2004-131163 beschriebene. Die Kolbenanordnung
210 ist wie folgt aufgebaut: wenn die Kolbenanordnung
210 in Bezug auf den Zylinder
230 stationär ist, verbleibt der Kolben
213 in seiner Eingriffsposition mit dem Kolbeneingriffsbereich
215, wodurch er die Querpassage
216 verschließt und eine Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoirs des Zylinders
230 mit dem Äußeren des Behälters durch die Fluidpassage
214 verhindert; wenn die Kolbenanordnung
210 in Bezug auf den Zylinder
230 nach unten bewegt wird, verformt sich der Kolben
213 und bewegt sich aus seiner Eingriffsposition, wobei er die Querpassage
216 im Kolbeneingriffsbereich
215 öffnet, was es dem Flüssigkeitsreservoir des Zylinders
230 ermöglicht, durch die Fluidpassage
214 mit dem Äußeren des Behälters zu kommunizieren; wenn die Kolbenanordnung
210 in Bezug auf den Zylinder
230 nach oben bewegt wird, verbleibt der Kolben
213 immer noch in seiner Eingriffsposition, wobei er die Querpassage
216 verschließt und eine Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoirs des Zylinders mit dem Äußeren des Behälters durch die Fluidpassage
214 verhindert. Insbesondere wird der Kolben
213 dazu gebracht, sich mit dem Rand am Ende seines unteren Bereichs
2136, der an die Seitenwand des Zylinders
230 angrenzt, nach unten zu verschieben, wenn der Druckkopf
220 nach unten gedrückt wird, um die Kolbenanordnung
210 so anzutreiben, dass sie sich gegen die Kraft der Feder
250 relativ zu dem Zylinder
230 nach unten bewegt. Aufgrund der kombinierten Wirkung der nach unten wirkenden Antriebskraft, die von der Kolbenstange
211 und dem Kolbeneingriffsbereich
215 auf den ringförmigen inneren Flansch
2137 ausgeübt wird, und der nach oben wirkende Reibungskraft, die von der inneren Wand des Zylinders
230 auf den Rand am Ende des unteren Kolbens
2136 ausgeübt wird, sowie aufgrund eines Verformungsraumes, der von der konischen Fläche
2111 der Kolbenstange
211 für den Kolben
213 zur Verfügung gestellt wird, wird der Kolben
213 gezwungen, sich in Richtung der Seite der konischen Fläche
2111, d. h. in Richtung der Kolbenstange
211, zu verformen, wie in der
2b gezeigt. Die Verformung bewirkt, dass sich der ringförmige innere Flansch
2131 des Kolbens
213 von dem Kolbeneingriffsbereich
215 weg bewegt, so dass die Querpassage
216, die ursprünglich von dem Kolben
213 verschlossen worden ist, geöffnet wird, wodurch sie es Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir des Zylinders
230 ermöglicht, unter Einwirkung der Abwärtspumpbewegung der Pumpenanordnung
210 durch die Querpassage
216 und die Flüssigkeitspassage
214 herausgepumpt zu werden. Und dann, wenn der Pumpkopf
220 von der nach unten wirkenden Druckkraft entlastet wird, bewegt sich die Kolbenanordnung unter Wirkung der Feder
250 relativ zum Zylinder
230 nach oben. Zu diesem Zeitpunkt kann sich der Kolben
213 nicht wesentlich verformen, um es dem ringförmigen inneren Flansch
2131 des Kolbens
230 zu ermöglichen, sich von dem Kolbeneingriffsbereich
215 wegbewegen, um die Dichtung der Querpassage
216 freizugeben, da die steile Stufenfläche
2121 des Kolbenkopfes
212 keine Raum zur Verfügung stellt, der es dem Kolben
213 ermöglicht, sich in Richtung des Kolbenkopfes
212 zu verformen.
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In den beiden zuvor beschriebenen Pumpenkonfigurationen des Standes der Technik sind die Kolbenstange, der Kolbenkopf und der reduzierte Kolbeneingriffsbereich zwischen diesen beiden als einstückiges Element ausgebildet, mit einer Querpassage im Kolbeneingriffsbereich. Es ist daher nötig, eine zusammengesetzte Form, die zwei Halbformen umfasst, und einen Kern zu verwenden, um solch ein einstückiges Kolbenstangen-Kolbeneingriffsbereich-Kolbenkopf-Element herzustellen. Solch ein Herstellungsverfahren, das eine komplizierte zusammengesetzte Form verwendet und daher mehrere Schritte, wie das Herausziehen von Kernen und Spalten von Formen umfasst, erhöht nicht nur die Ausrüstungskosten sondern beschränkt auch Verbesserungen der Produktivität. Darüber hinaus ist es wohlbekannt, dass eine Herstellung unter Verwendung von Halbformen Nachteile hat, wie z. B. geringe Produktivität und geringe Präzision, da unüberwindliche Probleme der Fehlausrichtung der Form und das Ausbilden von Graten aufgrund der Teilungsfläche bestehen, welche die Präzision der Abmessungen der Produkte negativ beeinflussen und letztendlich zu einem Leck in der fertigen Anordnung führen können.
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Ein anderes Problem der Pumpenkonfigurationen des Standes der Technik besteht in Folgendem: bei einem einstückigen Kolbenstangen-Kolbeneingriffsbereich-Kolbenkopf ist der äußere Durchmesser des Kolbeneingriffsbereichs zum Eingriff mit dem Kolben kleiner als sowohl der der Kolbenstange als auch der des Kolbenkopfes, und ersterer ist zwischen den beiden anderen angeordnet, so dass es während des Eingriffs des Kolbens in den Kolbeneingriffsbereich notwendig ist, die Zentralöffnung des ringförmigen inneren Flansches des Kolbens kraftvoll auf eine Größe aufzuweiten, die ausreicht, dass die Kolbenstange dadurch verläuft, um den Kolben auf den Kolbeneingriffsbereich zu passen. Solch eine Art der Passung ist zeit- und arbeitsaufwendig und ist nicht für eine automatische Montagelinie geeignet. Darüber hinaus ist der innere Umfang der Öffnung der Gefahr ausgesetzt, beschädigt zu werden, während die Kolbenstange oder der Kolbenkopf mit einem großen Durchmesser durch die kleine Zentralöffnung des ringförmigen inneren Flansches des Kolbens eingeführt werden, wodurch die Lebensdauer der Kolbenanordnung und dadurch der Flüssigkeitspumpe negativ beeinflusst wird.
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Darüber hinaus sollte sich bei einem Kolbenaufbau, wie er in
JP 52-112107 offenbart ist, der Kolben
213 unter der Wirkung der aufwärts wirkenden Reibungskraft der inneren Wand des Zylinders und des Flüssigkeitsdrucks im Zylinder auf den unteren Bereich
2136 des Kolbens
213 an sich schnell nach oben verformen, um die Querpassage
216, die durch den ringförmigen inneren Flansch
2137 verschlossen wird, zu öffnen, wenn der Druckkopf nach unten gedrückt und bewegt wird. Der obere Bereich
2135 des Kolbens ist jedoch ziemlich dick und kann daher nicht leicht deformiert werden, was dazu führen kann, dass die Querpassage
216 nicht oder nicht rechtzeitig geöffnet werden kann, was zur Folge hat, dass die Pumpe nicht in der Lage ist, normal zu arbeiten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Angesichts der Unzulänglichkeiten von Flüssigkeitspumpen mit einem elastomerischen Kolben gemäß dem Stand der Technik ist es die Hauptaufgabe der Erfindung, eine Flüssigkeitspumpe, die einen elastomerischen Kolben benutzt, bereitzustellen, die eine verbesserte Präzision und Qualität hat und einen automatischen Zusammenbau vereinfacht.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für eine Kolbenanordnung für Flüssigkeitspumpen bereitzustellen, das die automatische Produktion vereinfacht und vorteilhaft ist, um eine hohe Präzision und Qualität des Produktes sicherzustellen.
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Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolbenanordnung für Flüssigkeitspumpen bereitzustellen, die im Betrieb eine verbesserte Zuverlässigkeit hat.
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Um die zuvor genannten Aufgaben zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkeitspumpe zur Befestigung an einem Flüssigkeitsbehälter bereitgestellt, die eine elastomerischen Kolben benutzt, um Flüssigkeit in dem Behälter aus dem Behälter zu pumpen, wobei die Flüssigkeitspumpe eine Kolbenanordnung aufweist, die in einer Längsrichtung der Pumpe verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist, wobei der Zylinder ein Flüssigkeitsreservoir definiert, um Flüssigkeit darin aufzunehmen. Die Kolbenanordnung umfasst: eine Kolbenstange, die in einem in Längsrichtung der Kolbenstange mittlere Bereich mit einer Fluidpassage ausgebildet ist; einen Kolbenkopf, der mit einem unteren Ende der Kolbenstange verbunden ist; einen Kolbeneingriffsbereich in der Form eines Halses zwischen der Kolbenstange und dem Kolbenkopf, wobei der Kolbenkopf über den Kolbeneingriffsbereich mit der Kolbenstange verbunden ist und der Kolbeneingriffsbereich mit einer Querpassage ausgebildet ist, die sich entlang des Durchmessers durch den Kolbeneingriffsbereich erstreckt und in Fluidverbindung mit der Fluidpassage steht, um für die Flüssigkeit, die in dem Flüssigkeitsreservoir gespeichert ist, eine Passage bereitzustellen, um aus dem Behälter gepumpt zu werden; und einen Kolben, der aus einem elastomerischen Material gemacht und über den Kolbeneingriffsbereich zwischen der Kolbenstange und dem Kolbenkopf gepasst ist, um die Querpassage lösbar zu verschließen. Die Kolbenanordnung ist so aufgebaut, dass, wenn die Kolbenanordnung in Bezug auf den Zylinder stationär ist, der Kolben in seiner Eingriffsposition mit dem Kolbeneingriffsbereich verbleibt, um die Querpassage zu verschließen und die Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoirs mit dem Äußeren des Behälters durch die Fluidpassage zu blockieren; sich der Kolben deformiert, wenn die Kolbenanordnung relativ zu dem Zylinder nach unten bewegt wird, um sich aus der Eingriffsposition zu bewegen, um die Querpassage in dem Kolbeneingriffsbereich zu öffnen und es dem Flüssigkeitsreservoir zu ermöglichen, durch die Fluidpassage mit dem Äußeren des Behälters zu kommunizieren; der Kolben in der Eingriffsposition verbleibt, wenn die Kolbenanordnung relativ zu dem Zylinder nach oben bewegt wird, um die Querpassage zu verschließen und die Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoirs mit dem Äußeren des Behälters durch die Fluidpassage zu blockieren. Die Flüssigkeitspumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange und der Kolbenkopf getrennt ausgebildet und dann zusammengesetzt werden, wobei der Kolbeneingriffsbereich aus einem Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereich der Kolbenstange und/oder des Kolbenkopfes ausgebildet ist.
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Es sei übrigens bemerkt, dass die Worte „obere” und „untere” und ähnliche, die hier benutzt werden, in Bezug auf die Orientierung verwendet werden, in der die Flüssigkeitspumpe normalerweise benutzt wird (d. h., die Flüssigkeitspumpe ist so orientiert, dass die Längsrichtung der Flüssigkeitspumpe mit der vertikalen Richtung übereinstimmt).
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Mit der Flüssigkeitspumpe, die einen elastomerischen Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, können die Probleme des schwierigen Herstellungsprozesses und der geringen Produktivität, die mit der Produktion des integrierten Kolbenstangen-Kolbeneingriffsbereich-Kolbenkopfes, der die komplizierte zusammengesetzte Form erfordert, vermieden werden, da die Kolbenstange und der Kolbenkopf getrennt voneinander zur Verfügung gestellt und dann zusammengesetzt werden. Darüber hinaus ist es für die Erfindung nicht notwendig, Halbformen zu verwenden, die Erfindung vermeidet daher die Probleme geringer Produktivität und geringer Präzision, die normalerweise mit dem Einsatz von Halbformen verbunden sind.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Kolbenkopf eine Basis und einen Führungsstutzen auf, der sich von der Basis aus nach oben erstreckt, wobei die Kolbenstange an ihrem unteren Ende mit einer Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung ausgebildet ist; dabei ist die Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung als Teil der Fluidpassage ausgebildet, der Führungsstutzen-Bereich ist vorgesehen, in die Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung eingeführt und eingepasst zu werden, um den Kolbenkopf auf die Kolbenstange anzubringen, die Kolbenstange ist entlang ihrer Längsrichtung mit wenigstens einem Längsschlitz ausgebildet, der Längsschlitz bildet eine Längspassage in der Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung, der Kolbeneingriffsbereich ist so ausgebildet, dass die Anzahl der Querpassagen mit der Anzahl der Längsschlitze übereinstimmt, wobei ein Längsschlitz dementsprechend mit einer Querpassage in dem Kolbeneingriffsbereich kommuniziert und dadurch eine Passage von der Querpassage zu der Fluidpassage bereitstellt.
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Mit solch einem Aufbau ist es sehr einfach, die Kolbenstange und den Kolbenkopf unter Verwendung ihrer eigenen Strukturen aneinander zu befestigen, ohne dass separate Befestigungsmittel notwendig sind; dies macht den Vorgang des Zusammensetzens einfach und ermöglicht einfach eine automatische Herstellung. Darüber hinaus sind, sobald die Kolbenstange und der Kolbenkopf miteinander verbunden sind, die notwendigen Fluidpassage, Querpassage und Längspassage alle fertig, ohne dass zusätzliche Verarbeitungsschritte notwendig sind, wodurch die Herstellungskosten minimiert werden.
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Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Kolbeneingriffsbereich sowohl durch die Kolbenstange als auch den Kolbenkopf bereitgestellt, wobei die Kolbenstange an ihrem unteren Ende mit einem zylindrischen Röhrenbereich mit einem reduzierten Durchmesser ausgebildet ist, der als einer der Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereiche dient, wobei der Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser einen Teil der Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung begrenzt, und wobei der Kolbenkopf an einem oberen Ende seiner Basis mit einer zylindrischer Nabe mit reduziertem Durchmesser ausgebildet ist, die als der andere der Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereiche dient, wobei der Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser und die Nabe mit reduziertem Durchmesser den gleichen Durchmesser haben, wodurch der Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser und der Nabenbereich mit reduziertem Durchmesser aneinander angrenzen, um gemeinsam den Kolbeneingriffsbereich auszubilden, wenn der Kolbenkopf an der Kolbenstange angebracht ist.
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Erfindungsgemäß kann die Querpassage des Kolbeneingriffsbereichs in der Nabe mit reduziertem Durchmesser ausgebildet werden. Die Querpassage des Kolbeneingriffsbereichs kann integral mit dem Längsschlitz des Führungsstutzen ausgebildet sein. Natürlich kann die Querpassage des Kolbeneingriffsbereichs alternativ auch im Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser ausgebildet sein oder kann sowohl im Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser als auch in der Nabe mit reduziertem Durchmesser ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß kann der Kolbeneingriffsbereich allein durch den Kolbenkopf bereitgestellt werden, wobei der Kolbenkopf an einem oberen Ende seiner Basis mit einer zylindrischen Nabe mit reduziertem Durchmesser ausgebildet ist, die als Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereich dient, wobei die Nabe mit reduziertem Durchmesser an ein unteres Ende der Kolbenstange angrenzt, um gemeinsam den Kolbeneingriffsbereich auszubilden, wenn der Kolbenkopf an der Kolbenstange angebracht ist. Natürlich kann der Kolbeneingriffsbereich auch allein durch die Kolbenstange bereitgestellt werden, wobei die Kolbenstange an ihrem unteren Ende mit einem zylindrischen Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser ausgebildet ist, der als Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereich dient, wobei der Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser einen Teil der Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung begrenzt, wenn der Kolbenkopf an der Kolbenstange angebracht ist, wobei der Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser an eine oberes Ende der Basis des Kolbenkopfes angrenzt, um den Kolbeneingriffsbereich auszubilden.
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Erfindungsgemäß kann die Kolbenstange entlang ihres Umfangs mit einer Vertiefung oder einem Vorsprung ausgebildet sein, wobei ein passender Vorsprung bzw. eine passende Vertiefung entlang einer inneren Umfangsfläche der Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung ausgebildet ist, um das Zusammensetzen des Kolbenkopfes mit der Kolbenstange zu unterstützen.
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Erfindungsgemäß kann, wenn die Flüssigkeitspumpe eine mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe und einen Druckkopf aufweist, der Zylinder mit der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe auf deren unteren Seite verbunden sein, wobei der Druckkopf mit einem oberen Ende der Kolbenstange verbunden ist und in Bezug auf die mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe eine obere Stopp-Position und eine untere Stopp-Position seines Druckhubes hat, wobei die mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe eine innere Hülse und eine äußere Hülse hat, die sich in Längsrichtung erstrecken, wobei die äußere Hülse vorgesehen ist, in einen oberen Hals des Behälters einzugreifen, um die Flüssigkeitspumpe an dem Behälter zu befestigen, und die innere Hülse vorgesehen ist, in ein oberes Ende des Zylinders einzugreifen, um den Zylinder mit der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe auf ihrer unteren Seite zu verbinden, und so einen geschlossenen Zylinder auszubilden, wenn sich der Druckkopf in Bezug auf die mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe an der oberen Stopp-Position des Druckhubes befindet, wobei ein unteres Ende der inneren Hülse in Eingriff mit einer ringförmigen Nut des Kolbens ist.
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Erfindungsgemäß ist der Zylinder in diesem Fall mit einer Ausgleichsöffnung in seiner Seitenwand ausgebildet, um die Drücke innerhalb und außerhalb des Behälters auszugleichen, wenn der Druckkopf in Bezug auf die mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe an der oberen Stopp-Position des Druckhubes ist; die Ausgleichsöffnung kann oberhalb eines Abstützpunktes der Dichtungslippe des Kolbens an der Seitenwand des Zylinders und unterhalb des Abstützpunktes der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe im Kolben sein.
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Erfindungsgemäß kann die Kolbenstange an ihrer Verbindung mit dem Kolbeneingriffsbereich eine konische Fläche haben, die sich in Richtung des Kolbeneingriffsbereichs verjüngt, und der Kolbenkopf kann an seiner Verbindung mit dem Kolbeneingriffsbereich eine steile Stufenfläche haben, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung ausgerichtet ist, wobei die konische Fläche einen Raum zur Verfügung stellt, in dem sich der Kolben verformen kann. Der Kolbeneingriffsbereich kann in seiner Verbindung mit der konischen Fläche einen Bereich mit vergrößertem Durchmesser haben.
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Darüber hinaus wird in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung ein Verfahren des Herstellens der Kolbenanordnung der zuvor beschriebenen Flüssigkeitspumpe bereitgestellt, wobei das Verfahren einschließt: getrenntes Formen und Bereitstellen der Kolbenstange, des Kolbenkopfes und des Kolbens; Passen des Kolbens über die Kolbenstange und den Kolbenkopf, der geeignet ist, den Kolben aufzunehmen; Zusammensetzen der Kolbenstange und des Kolbenkopfes, wobei der Kolben um den Kolbeneingriffsbereich zwischen der Kolbenstange und dem Kolbenkopf gepasst wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt keine komplizierte, zusammengesetzte (Spitz-)Gußform und umfasst keinen Schritt des Vergrößerns des inneren Durchmessers des Kolbens, der beim traditionellen Verfahren notwendig ist, daher kann die Kolbenanordnung einfach und zu geringen Kosten mit Premiumqualität und mit hoher Zuverlässigkeit des Endproduktes hergestellt werden. Zusätzlich vereinfacht das Verfahren die automatische Herstellung und erreicht so eine verbesserte Produktivität.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren, das zuvor beschrieben worden ist, kann der Kolben, wenn sowohl die Kolbenstange als auch der Kolbenkopf einen Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereich haben, von dem Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereich entweder der Kolbenstange oder des Kolbenkopfes aufgenommen werden, d. h., sowohl die Kolbenstange als auch der Kolbenkopf sind geeignet, den Kolben aufzunehmen. Wenn der Kolbenkopf einen Führungsstutzen zum Einfügen in die Führungsstutzen-Aufnahmeöffnung der Kolbenstange hat, ist es vorteilhaft, dass der Kolben von dem Führungsstutzen des Kolbenkopfes aufgenommen wird.
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Darüber hinaus wird mit noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kolbenanordnung zur Verwendung in einer Flüssigkeitspumpe zum Befestigen in einem Flüssigkeitsbehälter, um Flüssigkeit, die in dem Behälter ist, aus dem Behälter zu pumpen, bereitgestellt, wobei die Flüssigkeitspumpe eine Kolbenanordnung hat, die in Längsrichtung der Pumpe verschiebbar in dem Zylinder angeordnet ist, wobei der Zylinder ein Flüssigkeitsreservoir zur Aufnahme von Flüssigkeit definiert. Die Kolbenanordnung umfasst: eine Kolbenstange, die in einem Zentrum der Kolbenstange mit einer Fluidpassage ausgebildet ist; einen Kolbenkopf, der mit einem unteren Ende der Kolbenstange verbunden ist; einen Kolbeneingriffsbereich in Form eines Halses zwischen der Kolbenstange und dem Kolbenkopf, wobei der Kolbenkopf durch den Kolbeneingriffsbereich mit der Kolbenstange verbunden ist, wobei der Kolbeneingriffsbereich mit einer Querpassage ausgebildet ist, die sich entlang des Durchmessers durch den Kolbeneingriffsbereich erstreckt und in Fluidverbindung mit der Fluidpassage steht, um so eine Passage bereitzustellen, um Flüssigkeit, die sich in dem Flüssigkeitsreservoir befindet, aus dem Behälter zu pumpen; und einen Kolben, der aus einem elastomerischen Material gemacht und über den Kolbeneingriffsbereich zwischen der Kolbenstange und dem Kolbenkopf gepasst ist, um die Querpassage des Behälters zu verschließen. Die Kolbenanordnung ist so eingerichtet, dass, wenn die Kolbenanordnung in Bezug auf den Zylinder stationär ist, der Zylinder in seiner Eingriffsposition mit dem Kolbeneingriffsbereich verbleibt, um so die Querpassage zu verschließen und die Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoir mit dem Äußeren des Behälters durch die Fluidpassage zu blockieren; dass sich der Kolben verformt, wenn die Kolbenanordnung relativ zu dem Zylinder nach unten bewegt wird, um sich aus seiner Eingriffsposition zu bewegen und die Querpassage in dem Kolbeneingriffsbereich zu öffnen und es dem Flüssigkeitsreservoir zu ermöglichen, über die Fluidpassage mit dem Äußeren des Behälters zu kommunizieren; und der Kolben in der Eingriffsposition verbleibt, um die Querpassage zu verschließen und die Fluidverbindung des Flüssigkeitsreservoirs mit dem Äußeren des Behälters durch die Fluidpassage zu blockieren, wenn die Kolbenanordnung relativ zu dem Zylinder nach oben bewegt wird. Die Kolbenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben einen im Wesentlichen zylindrischen Körper mit einander gegenüberliegenden offenen Enden aufweist, wobei der Körper, an seinem oberen Ende mit einem ringförmigen inneren Flansch ausgebildet ist, der in radialer Richtung nach innen hervorsteht, um über einen Umfang des Kolbeneingriffsbereich gepasst zu werden, um so die Querpassage zu verschließen, und der an seinem unteren Ende mit einer Dichtungslippe ausgebildet ist, die verschiebbar an die Seitenwand des Zylinders angrenzt, wobei die Dichtungslippe ein Rand am Ende des unteren Bereiches des Körpers ist, der sich im weiteren Verlauf nach unten graduell aufweitet und ausdünnt, und wobei der Körper an seinem oberen Ende, an dem der ringförmige innere Flansch ausgebildet ist, mit einer ringförmigen Kerbe entlang eines Umfangrandes des Körpers ausgebildet ist.
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Da der Kolben, der aus einem deformierbaren elastomeren Material gemacht ist, an seinem oberen Ende, wo der ringförmige innere Flansch ausgebildet ist, entlang seines äußeren Randes mit einer ringförmigen Kerbe entlang seines Umfangs ausgebildet ist, welche die Steifheit dieses Bereiches des Kolbens reduziert, wird die Erhöhung der Steifigkeit und Schwierigkeit der Verformung aufgrund des querverlaufenden inneren Flansches dieses Bereiches des Kolbens in der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Kolbenanordnung vermieden, wodurch die Betriebssicherheit des Kolbens und damit der Kolbenanordnung verbessert wird. Darüber hinaus kann die ringförmige Kerbe in Eingriff mit der inneren Hülse der mit einem integriertem Gewinde ausgebildeten Hülse/Zylinderkappe gebracht werden, um so eine ringförmige Dichtungsfläche auszubilden, die zusammen mit der Dichtung zwischen der unteren Dichtungslippe des Kolbens und der Seitenwand des Zylinders hilft, zu verhindern, dass Flüssigkeit durch die Ausgleichsöffnung, die in der Seitenwand des Zylinders ausgebildet ist, aus dem Behälter leckt.
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Weitere Merkmale und Vorteile werden offenkundig, wenn Ausführungsbeispiele der Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
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Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
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1a ist eine Schnittansicht einer Flüssigkeitspumpe des Standes der Technik;
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1b ist eine Schnittansicht einer Flüssigkeitspumpe, die in 1a gezeigt ist, welche ihre Kolbenanordnung während der Abwärtsbewegung zeigt;
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1c ist eine Aufrissansicht eines integrierten Kolbenstangen-Kolbeneingriffsbereich–Kolbenkopfes, der in der Flüssigkeitspumpe aus 1a benutzt wird;
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1d ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1c;
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1e ist eine Schnittansicht des Kolbens, der in der Flüssigkeitspumpe aus 1a benutzt wird;
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2a ist eine Schnittansicht einer anderen Flüssigkeitspumpe des Standes der Technik;
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2b ist eine Schnittansicht der in 2a gezeigten Flüssigkeitspumpe, die ihre Kolbenanordnung während der Abwärtsbewegung zeigt;
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2c ist eine Aufrissansicht eines integrierten Kolbenstangen-Kolbeneingriffsbereich-Kolbenkopfes, der in der Flüssigkeitspumpe aus 2a benutzt wird;
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2d ist eine Schnittansicht eines integrierten Kolbenstangen-Kolbeneingriffsbereich-Kolbenkopfes entlang der Linie B-B in 2c;
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2e ist eine Schnittansicht des Kolbens, der in der 2a gezeigten Flüssigkeitspumpe verwendet wird;
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3a ist eine Schnittansicht einer Flüssigkeitspumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Druckkopf in Bezug auf die mit einem integralen Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe an der oberen Stopp-Position ihres Druckhubes gezeigt ist;
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3b ist eine Schnittansicht der in 3a gezeigten Flüssigkeitspumpe, die ihre Kolbenanordnung während der Abwärtsbewegung zeigt;
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4a ist eine seitliche Aufrissansicht einer Kolbenstange, der in der Flüssigkeitspumpe aus 3a verwendet wird;
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4b ist eine Schnittansicht der Kolbenstange entlang der Linie C-C in 4a;
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4c ist eine perspektivische Ansicht der Kolbenstange aus 4a;
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5a ist eine Ansicht des Kolbenkopfes, der in der Flüssigkeitspumpe aus 3a benutzt wird, von oben;
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5b ist eine Schnittansicht des Kolbenkopfes entlang der Linie D-D in 5a;
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5c ist eine seitliche Aufrissansicht des Kolbenkopfes aus 5a;
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5d ist eine perspektivische Ansicht des Kolbenkopfes aus 5a;
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6a ist eine seitliche Aufrissansicht des Kolbens, der in der Flüssigkeitspumpe aus 3a benutzt wird;
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6b ist eine Schnittansicht des Kolbens entlang der Linie E-E in 6a;
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6c ist eine perspektivische Ansicht des Kolbens aus 6a;
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7 ist eine Explosionsschnittzeichnung einer Kolbenanordnung, die in der 3a gezeigten Flüssigkeitspumpe verwendet wird;
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8 ist eine perspektivische Ansicht der Kolbenanordnung aus 7, wobei der Kolben weggeschnitten ist, um den Aufbau des Kolbeneingriffsbereichs deutlich zu zeigen;
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9–10 sind Ansichten, die den Ansichten der 3–4 ähnlich sind und ein anderes Ausführungsbeispiel der Kolbenstange und des Kolbenkopfes der Erfindung zeigen; und
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11–12 sind Ansichten, die den Ansichten der 3–4 ähnlich sind und die noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Kolbenstange und des Kolbenkopfes gemäß der Erfindung zeigen.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Bezugnehmend auf die 3–6 umfasst eine Flüssigkeitspumpe gemäß der Erfindung im Wesentlichen eine Kolbenanordnung 10, einen Druckkopf 20, einen Zylinder 30, eine mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40, eine Feder 50 und ein unteres Rückschlagkugelventil 60. Die Flüssigkeitspumpe kann durch ihre mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40 an einer Öffnung (üblicherweise einem offenen Hals) eines (nicht gezeigten) Behälters für ein flüssiges Produktcomposed angebracht werden. Natürlich können die mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40 auch getrennt ausgebildet sein. Da sich die Erfindung auf die Kolbenanordnung der Flüssigkeitspumpe konzentriert, werden andere Komponenten der Flüssigkeitspumpe, die einen konventionellen Aufbau haben können, in dieser Anmeldung nicht im Detail beschrieben.
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Die Kolbenanordnung 10 ist zusammengesetzt aus einer Kolbenstange 11, einem Kolbenkopf 12 und einem Kolben 13, der um einen Kolbeneingriffsbereich 15 zwischen der Kolbenstange 11 und dem Kolbenkopf 12 gepasst ist. Sowohl die Kolbenstange 11 als auch der Kolbenkopf 12 können aus einem relativ steifen Plastikmaterial, z. B. Polypropylen, hergestellt sein, und der Kolben ist aus einem relativ elastischen elastomeren Material, z. B. NBR, und thermoplastischem Polyurethan hergestellt. Die Kolbenstange 11 ist, in ihrem Zentrum, mit einer Fluidpassage 14 ausgebildet, die in Längsrichtung mehrere Abschnitte mit u Durchmessern hat. Die Kolbenstange 11 ist an ihrem oberen Ende mit einem Druckkopfverbindungsbereich 1101 ausgebildet, der auf seinem Umfang mit umlaufenden ringförmigen Rippen 1107 ausgebildet ist. Die ringförmigen Rippen sind in Eingriff mit korrespondierenden ringförmigen Vertiefungen, die auf einem inneren Umfang einer Verbindungsröhre 21 des Druckkopfes 20 ausgebildet sind, wodurch sie die Kolbenstange 11 mit dem Kolbenkopf 22 verbinden. Die Kolbenstange 11 ist an ihrem unteren Ende mit einem Röhrenbereich 1103 mit reduziertem Durchmesser ausgebildet, der als Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereich dient, um den Kolbeneingriffsbereich 15 auszubilden, der im Eingriff mit dem Kolben 13 ist. Eine konische Fläche 1104, die sich in Richtung des Röhrenbereichs 1103 mit reduziertem Durchmesser verjüngt, ist unmittelbar angrenzend ausgebildet und hat einen ringförmigen Vorsprung, der auf der Kolbenstange 11 ausgebildet ist, um für den Kolben 13 einen Raum zur Verfügung zu stellen, um sich in Richtung der konischen Fläche 1104 zu verformen. Der Röhrenbereich 1103 mit reduziertem Durchmesser, der den Kolbeneingriffsbereich 15 bildet, kann an seiner Verbindung mit der konischen Fläche 1104 einen Längsabschnitt des Röhrenbereichs 1108 mit einem etwas größeren Durchmesser haben. Auf dem Umfang der Kolbenstange ist eine Schulter 1102 ausgebildet, die in einen korrespondierenden Bereich eingreift, der auf der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40 ausgebildet ist, um das Definieren der oberen Stopp-Position des Druckhubes des Druckkopfes 20 relativ zu der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40 zu unterstützem.
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Der Kolbenkopf 12 hat eine Basis 121 und einen Führungsstutzen 123, der sich von der Basis 121 aus nach oben erstreckt. Der Führungsstutzen 123 kann in eine Stutzenaufnahmeöffnung 105, die am unteren Ende der Kolbenstange 11 ausgebildet ist, eingeführt und dort befestigt werden, wobei die Stutzeneinfügeöffnung einen Teil der Fluidpassage bildet. Eine ringförmige Vertiefung 126 ist in Umfangsrichtung auf dem Umfang des Führungsstutzens 123 ausgebildet, um in Eingriff mit einer korrespondierenden ringförmigen Rippe 1106 gebracht zu werden, die in der Kolbenaufnahmeöffnung 1105 der Kolbenstange 11 ausgebildet ist, um so die Befestigung des Führungsstutzens 123 in der Kolbeneinfügeöffnung 1105 zu verbessern. Eine zylindrische Nabe 122 mit einem reduzierten Durchmesser, der kleiner als der der Basis 121 ist, ist auf der Oberseite der Basis 121 ausgebildet und dient als weiterer Kolbeneingriffsbereich-Ausbidlungsbereich 15. Der Durchmesser der Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser ist größer als der des Führungsstutzens 123 und ist der gleiche wie der des Röhrenbereichs 1103 mit reduziertem Durchmesser. Daher grenzen der Röhrenbereich 1103 mit reduziertem Durchmesser der Kolbenstange und die Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser des Kolbenkopfes 12 aneinander und bilden gemeinsam den Kolbeneingriffsbereich 15 aus, wenn der Kolbenkopf 12 auf die Kolbenstange 11 gepasst ist.
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Zwei (oder ein oder jede andere geeignete Anzahl) Längsschlitze 124 sind symmetrisch auf der Außenseite des Führungsstutzens 123 ausgebildet und bilden Längspassagen innerhalb der Stutzenaufnahmeöffnung 1105. Eine entsprechende Anzahl an Querpassagen 125 ist in entsprechenden Bereichen der Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser ausgebildet, die sich vom Umfang der Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser nach innen erstrecken, um so in Verbindung mit den Längsschlitzen 124 zu stehen, wodurch die Längsschlitze 124 Passagen von den Querpassagen 125 durch die Längsschlitze 124 zu der Fluidpassage 14 zur Verfügung stellen. Um ein einfaches Herstellen durch Gießen zu ermöglichen, sind die Querpassagen 125 integral mit den Längsschlitzen 124 ohne eine klare Grenze dazwischen ausgebildet. Die Basis 121 ist an ihrer Verbindung mit der Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser mit einer steilen Stufenfläche 127 ausgebildet, die rechtwinklig zur Längsrichtung ausgerichtet ist, und benutzt wird, um die Deformation des Kolbens zur Seite der steilen Stufenfläche 127 zu begrenzen.
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Der Kolben 13 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Körper mit einander gegenüberliegenden offenen Enden auf. An einem oberen Ende des Körpers ist ein sich in radialer Richtung nach innen erstreckender ringförmiger Flansch 131 ausgebildet und bildet eine innere Umfangsfläche zur Passung um die äußere Umfangsfläche des Kolbeneingriffsbereichs 15, um die Querpassage 125 lösbar zu verschließen. Der Körper hat an seinem unteren Ende eine Dichtungslippe 132, die verschiebbar an die Seitenwand des Zylinders 130 angrenzt. Die Dichtungslippe 132 ist ein unterer Rand eines unteren Bereiches des Körpers, der sich im Verlauf nach unten allmählich aufweitet und ausdünnt. Eine ringförmige Kerbe 133 ist in Umfangsrichtung an einem oberen Ende des Körpers, an dem der ringförmige innere Flansch 131 ausgebildet ist, entlang des Umfangsrandes des Körpers ausgebildet. Das Schaffen dieser ringförmigen Kerbe 133 reduziert die Steifheit dieses Bereiches des Kolbens 13 geeignet und wirkt so auf geeignete Weise der Erhöhung der Steifigkeit dieses Bereiches aufgrund der Anwesenheit des ringförmigen Flansches 131 entgegen, wodurch die Deformierbarkeit des Kolbens 30 verbessert wird. Natürlich kann auch ein konventioneller Kolben ohne die ringförmige Kerbe 133 (so wie diejenigen, die als Hintergrund der Erfindung beschrieben worden sind) in der erfindungsgemäßen Kolbenanordnung verwendet werden.
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 3a und 3b der Betrieb der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe beschrieben. Die Flüssigkeitspumpe kann durch Passen des oberen Endes 33 des Zylinders über die innere Hülse 42 der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40 zusammengesetzt werden, die dann an einem (nicht gezeigten) Behälter eines flüssigen Produktes angebracht wird. Wenn die Flüssigkeitspumpe in einem nicht betätigten Zustand ist, d. h., wenn ihr Druckkopf 20 nicht gedrückt wird, wie in der 3a gezeigt, befindet sich der Druckkopf 20 relativ zu der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40 an der oberen Stopp-Position des Druckhubes, und die Kolbenanordnung 10 ist in ihrer höchsten Position. In diesem Zustand grenzt die Schulter 1102 der Kolbenstange 11 an die korrespondierende Schulter, die an der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40 ausgebildet ist, und die obere Fläche der ringförmigen Kerbe 133 des Kolbens 13 grenzt an das untere Ende der inneren Hülse 42 der mit einem integrierten Gewinde ausgestattete Hülse/Zylinderkappe 40. In dieser Position ist die in der Seitenwand des Zylinders 30 ausgebildete Ausgleichsöffnung 32 unterhalb des Punktes, an dem der Kolben 13 an die innere Hülse 42 grenzt und oberhalb des Punktes, an dem der Kolben 13 an die Seitenwand des Zylinders 30 grenzt, d. h., die Ausgleichsöffnung 32 ist zwischen den beiden Angrenzungspunkten eingeschlossen. Daher kann verhindert werden, dass Flüssigkeit durch die Ausgleichsöffnung 32 in den Zylinder eintritt und dann aus dem Behälter leckt. Der Kolben 13 verbleibt in korrektem Eingriff um die äußere Umfangsfläche des Kolbeneingriffsbereichs 15 der Kolbenanordnung 10, so dass die Querpassage 125 im Kolbeneingriffsbereich 15 verschlossen ist, wodurch verhindert wird, dass Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 31 durch die Querpassagen 125, die Längsschlitze 124 im Führungsstutzen 123 und letztendlich durch die Fluidpassage 14 aus dem Behälter fließt.
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Wenn der Druckkopf 20 gedrückt wird, damit er sich gegen die aufwärts wirkende Kraft der Feder 50 nach unten bewegt, wie in der 3b gezeigt, wird die Kolbenanordnung 10 durch den Druckkopf 20 dazu gebracht, sich nach unten zu bewegen. Die Dichtungslippe 132 des Kolbens 13 verschiebt sich nach unten, während sie an die Seitenwand des Zylinders 30 angrenzt. Aufgrund des kombinierten Effektes der abwärts wirkenden Antriebskraft, die durch die Kolbenstange 11 und den Kolbeneingriffsbereich 15 auf den ringförmigen inneren Flansch 131 des Kolbens 13 ausgeübt wird, und die aufwärts wirkende Reibungskraft, die durch die Seitenwand des Zylinders 30 auf die Dichtungslippe 132 des Kolbens ausgeübt wird, sowie aufgrund des Verformungsraumes, der durch die konische Fläche 1104 der Kolbenstange 11 für den Kolben 13 zur Verfügung gestellt wird, wird der Kolben 13 dazu gezwungen, sich in Richtung der konischen Fläche 1104, d. h. zur Seite der Kolbenstange, zu verformen. Die Verformung bewirkt, dass sich der ringförmige innere Flansch 131 des Kolbens 13 aus dem Kolbeneingriffsbereich 15 bewegt, so dass die Querpassagen 125, die ursprünglich durch den Kolben 13 verschlossen worden sind, geöffnet werden, wodurch sie es Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 31 ermöglichen, unter der Pumpwirkung der Abwärtsdruckbewegung der Kolbenanordnung 10 durch die Querpassagen 125, die Längsschlitze 124 und die Fluidpassage 114 aus dem Behälter gepumpt zu werden. Zu diesem Zeitpunkt bleibt das untere Rückschlagkugelventil 16 durch den Druck in Zylinder 30 verschlossen, um auf diese Weise zu verhindern, dass Flüssigkeit, die sich im Flüssigkeitsreservoir 31 befindet, nach unten zurückfließt.
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Wenn im Folgenden die abwärts wirkende Druckkraft auf den Druckkopf 20 gelöst wird, wird die Kolbenanordnung 10 durch die aufwärts wirkende Kraft der Federn 50 relativ zu dem Zylinder 30 nach oben bewegt. Zu diesem Zeitpunkt kann sich der Kolben 13 im Wesentlichen nicht verformen, um es dem ringförmigen inneren Flansch 131 des Kolbens 13 zu ermöglichen, sich von dem Kolbeneingriffsbereich 15 wegzubewegen, um die Querpassagen 125 zu öffnen, da die steile Stufenfläche 127 des Kolbenkopfes 12 keinen Raum zur Verfügung stellt, der es dem Kolben 13 ermöglichen würde, sich in Richtung des Kolbenkopfes 12 zu verformen. Daher wird die Verbindung vom Flüssigkeitsreservoir 31 zum Äußeren des Behälters blockiert. Wenn sich die Kolbenanordnung 10 nach oben bewegt, tritt im Flüssigkeitsreservoir 31 des Zylinders 30 ein negativer Druck auf und bewirkt, dass sich das untere Rückschlagkugelventil 60 öffnet, wodurch ein Flüssigkeitsvolumen durch das Ventil 60 aus dem Behälter in das Flüssigkeitsreservoir 31 gesaugt wird, um im nächsten Zyklus herausgepumpt zu werden.
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Nun wird die Herstellung der Kolbenanordnung 10, die zuvor unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben worden ist, im Detail unter der Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
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Zuerst werden die Kolbenstange 11, der Kolbenkopf 12 und der Kolben 13 getrennt voneinander durch Pressformen bzw. (Spritz-)Gießen hergestellt. Dann wird der Kolben 13 über den Führungsstutzen 123 des Kolbenkopfes 12 gepasst und die Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser wird ganz oder teilweise in die kreisförmige zentrale Öffnung des ringförmigen inneren Flansches 131 eingeführt. Danach wird der Führungsstutzen 123 des Kolbenkopfes 12, der durch die kreisförmige zentrale Öffnung des Kolbens 13 geführt worden ist, in die Stutzenaufnahmeöffnung 1105 der Kolbenstange 11 eingeführt und darin befestigt, wodurch die kreisförmige zentrale Öffnung des Kolbens 13 geeignet über die äußeren Umfangsflächen sowohl der Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser der Kolbenstange 11 als auch den Röhrenbereich 1103 mit reduziertem Durchmesser der Kolbenstange 11 gepasst werden. Eine so zusammengesetzte Kolbenanordnung ist in der 8 gezeigt.
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Das Verfahren ist zuvor beschrieben worden, um eine Kolbenanordnung (des in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiels, in dem der Kolbeneingriffsbereich sowohl auf der Kolbenstange als auch auf dem Kolbenkopf bereitgestellt wird) herzustellen, wobei der Kolben zunächst über dem Kolbenkopf angeordnet wird und der Kolbenkopf dann mit der Kolbenstange zusammengesetzt wird. Es ist jedoch zu verstehen, dass es möglich ist, den Kolben zunächst über der Kolbenstange anzuordnen, da die Kolbenstange zumindest den Kolbeneingriffsbereich-Ausbildungsbereich hat, der geeignet ist, den Kolben aufzunehmen, und den Kolbenkopf dann mit der Kolbenstange zusammenzusetzen. Solange die Kolbenstange oder der Kolbenkopf einen Bereich zur Aufnahme des Kolbens haben, ist es unabhängig davon, ob der Kolbeneingriffsbereich sowohl vom Kolbenkopf als auch von der Kolbenstange oder nur von einem der beiden zur Verfügung gestellt wird, möglich, den Kolben zuerst über der Kolbenstange oder den Kolbenkopf anzuordnen und dann den Kolbenkopf mit der Kolbenstange oder die Kolbenstange mit dem Kolbenkopf zusammenzusetzen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem der Kolbeneingriffsbereich 15 sowohl auf der Kolbenstange 11 als auch auf dem Kolbenkopf 12 zur Verfügung gestellt wird, ist zuvor unter Bezugnahme auf die 3 bis 8 beschrieben worden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch ein gesamter Kolbeneingriffsbereich auch nur durch einen von der Kolbenstange oder dem Kolbenkopf zur Verfügung gestellt werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 9 und 10 gezeigt, wobei der Kolbeneingriffsbereich nur durch die Kolbenstange zur Verfügung gestellt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau sowohl der Kolbenstange als auch des Kolbenkopfes im Wesentlichen der gleiche wie der des Ausführungsbeispiels der 4 und 5; daher werden die gleichen Bereiche mit den gleichen Bezugszeichen mit einem zusätzlichen Apostroph bezeichnet. Im Vergleich zu dem in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied nur darin, dass in dem Ausführungsbeispiel der 9 und 10 auf der Basis 121' des Kolbenkopfes 12' keine Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser vorgesehen ist, und ein Röhrenbereich 1103' mit einem vollständig reduzierten Durchmesser am unteren Ende der Kolbenstange 11' vorgesehen ist. Als solcher wird der Kolbeneingriffsbereich 15 nur von dem Röhrenbereich 1103' mit reduziertem Durchmesser der Kolbenstange 11' bereitgestellt, anders als im Fall des Ausführungsbeispiels der 4 und 5, wo der Kolbeneingriffsbereich aus einer Kombination der Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser auf dem Kolbenkopf 12 und dem Röhrenbereich 1103 mit reduziertem Durchmesser auf der Kolbenstange 11 bereitgestellt wird. Am unteren Ende des Röhrenbereichs 1103' mit reduziertem Durchmesser sind zwei Querpassagen 1110 ausgebildet, die sich diametral gegenüberliegen und sich von der äußeren Umfangsfläche zur inneren Umfangsfläche des Röhrenbereichs 1103' mit reduziertem Durchmesser erstrecken. Die Querpassagen 1110 können eine Breite haben, die im Wesentlichen gleich der Breite der Längsschlitze 124' im Kolbenkopf 12' ist. In dem Zustand, in dem der Kolbenkopf 12' mit der Kolbenstange 11' zusammengesetzt ist, grenzt das untere Ende des Röhrenbereichs 1103' mit reduziertem Durchmesser der Kolbenstange 11' an die obere Seite des Basisbereichs 121' des Kolbenkopfes 12' an, wobei die beiden Querpassagen 1110 im Wesentlichen mit den beiden Längsschlitzen 124' ausgerichtet sind, so dass sie miteinander kommunizieren. Eine auf diese Weise zusammengesetzte Kolbenanordnung hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die in 8 gezeigte.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem der Kolbeneingriffsbereich nur von dem Kolbenkopf bereitgestellt wird, ist in den 11 und 12 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau sowohl der Kolbenstange als auch des Kolbenkopfes im Wesentlichen der gleiche wie der des in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiels; daher werden die gleichen Bereiche mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, aber mit einem zusätzlichem doppelten Apostroph. Im Vergleich zu dem in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied nur darin, dass in dem Ausführungsbeispiel der 11 und 12 am unteren Ende der Kolbenstange 11'' kein Röhrenbereich 1103 mit einem reduziertem Durchmesser vorgesehen ist, und eine Nabe 122'' mit vollständig reduziertem Durchmesser auf der Basis 121'' des Kolbenkopfes 12'' vorgesehen ist. Als solcher wird der Kolbeneingriffsbereich 15 nur von der Nabe 122'' mit reduziertem Durchmesser, die auf dem Kolbenkopf 12'' ausgebildet ist, zur Verfügung gestellt, anders als im Fall des Ausführungsbeispiels der 4 und 5, wo der Kolbeneingriffsbereich durch eine Kombination der Nabe 122 mit reduziertem Durchmesser auf dem Kolbenkopf 12 und dem Röhrenbereich 1103 mit reduziertem Durchmesser auf der Kolbenstange 11 zur Verfügung gestellt wird. Am unteren Bereich der Nabe 122'' mit reduziertem Durchmesser und an den Positionen, die im Wesentlichen mit Längsschlitzen 124'' ausgerichtet sind, sind Querpassagen 125'' ausgebildet, die sich von der äußeren Umfangsfläche der Nabe 122'' mit reduziertem Durchmesser nach innen erstrecken, um mit den Längsschlitzen 124'' zu kommunizieren. Die Querpassagen 125'' können im Wesentlichen mit der gleichen Breite wie die Längsschlitze 124'' auf dem Kolbenkopf 12'' ausgebildet sein. In dem Zustand, in dem der Kolbenkopf 12'' mit der Kolbenstange 11'' zusammengesetzt ist, grenzt die obere Seite der Nabe 122'' mit reduziertem Durchmesser des Kolbenkopfes 12'' an das untere Ende der Kolbenstange 11'', die Nabe 122'' mit reduziertem Durchmesser ist daher der konischen Fläche 1104'' auf der Kolbenstange 11'' unmittelbar benachbart. Eine zusammengesetzte Kolbenanordnung, die auf diese Weise zusammengesetzt ist, zeigt im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie den in 8 gezeigten Aufbau.
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In den Ausführungsbeispielen der Erfindung, die zuvor beschrieben sind, sind viele Aspekte der Erfindung gemeinsam in dem gleichen Ausführungsbeispiel implementiert, um die Beschreibung zu vereinfachen. Fachleute können jedoch verstehen, dass diese Aspekte der Erfindung getrennt in verschiedenen Ausführungsbeispielen verwirklicht werden können, um ihre jeweiligen Wirkungen zu erzielen. Z. B. wird in jedem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Kolbenanordnung, die durch getrenntes Bereitstellen der Kolbenstange und des Kolbenkopfes hergestellt worden ist, um sie dann zusammenzusetzen, in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung zusammen mit dem Kolben, der in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung eine ringförmige Kerbe hat, benutzt, aber es ist möglich, diese beiden Aspekte in getrennten Ausführungsbeispielen zu implementieren, um ihre jeweiligen Funktionen zu realisieren. Fachleute werden auch verstehen, dass die gemeinsame Nutzung der technischen Lösungen dieser beiden Aspekte der Erfindung zu einer sogar noch besseren technischen Überlegenheit führen kann.
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Darüber hinaus können sich Fachleute verschiedene Änderungen und Modifikationen ausdenken, ohne den Grundgedanken der Erfindung und ihren Schutzbereich zu verlassen. Z. B. sind in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen die Kolbenstange und der Kolbenkopf so eingerichtet, dass ein Bereich des Kolbenkopfes in einen Bereich der Kolbenstange eingeführt und darin eingepasst ist; es ist aber auch möglich, die Kolbenstange und den Kolbenkopf so einzurichten, dass ein Bereich der Kolbenstange in einen Bereich des Kolbenkopfes eingeführt und darin eingepasst ist. Als ein anderes Beispiel ist in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen die Anzahl sowohl der Längspassagen als auch der Querpassagen im Kolbenkopf zwei, aber ihre Anzahl kann auch eins oder mehr als zwei sein. Als noch ein weiteres Beispiel werden in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen die Querpassagen im Kolbeneingriffsbereich durch die Nabe mit reduziertem Durchmesser des Kolbenkopfes bereitgestellt, aber die Querpassagen können auch sowohl durch die Nabe mit reduziertem Durchmesser als auch durch den Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser oder nur durch den Röhrenbereich mit reduziertem Durchmesser der Kolbenstange zur Verfügung gestellt werden. Es ist klar, dass diese Änderungen nicht die Verwirklichung der Erfindung und das Erreichen des Zieles der Erfindung beeinflussen. Daher wird der Schutzbereich der Erfindung nicht durch die hier beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern rational durch die Ansprüche definiert.
