DE19937442A1 - Spender für strömungsfähige Medien, insbesondere zurZerstäubung von Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Ein Spender (11) mit einer Sprühdüse (15) enthält eine Medienkammer (20) mit dem auszugebenden Medium (24). Der das Medium (24) fördernde Pumpenkolben (21) wird hydraulisch durch den Druck einer Druckflüssigkeit (25) betätigt, der manuell durch Druck auf eine als Quetschflasche oder Quetschbeutel ausgebildete Druckkammer (28) aufgebracht wird. Es können mehrere Spender in Form einer Kette gemeinsam hergestellt und vertrieben werden.

Description

Für das Ausgeben von Medien, insbesondere pharmazeutischen oder kosmetischen Produkten sind zahlreiche Arten von Spen­ dern, z. B. Zerstäuber, entwickelt worden. Sie arbeiten meist mit manuellem Antrieb für einen Pumpenkolben, der das Medium unter den zum Austrag nötigen Druck setzt. Insbesondere für sehr teure und genau zu dosierende Pharmazeutika sind Einmal- Dosierer entwickelt worden, bei denen der Behälter für das Medium gleichzeitig die Pumpenkammer ist und der Behälterver­ schluß der Pumpenkolben. Ein solcher Zerstäuber ist aus der DE-A-44 12 041 bekannt. Zum manuellen Antrieb ist dabei der Medienbehälter in einer Hülse aufgenommen, auf die der Benutzer drückt und den Pumpenkolben unmittelbar mechanisch bewegt.

Das Zusammenwirken des manuellen Antriebs mit der speziellen Ausgabefunktion, beispielsweise einer Zerstäubung, ist dabei nicht unter allen Umständen zu gewährleisten. So muß sicher­ gestellt sein, daß der Benutzer mit relativ gleichmäßigem Druck über den ganzen Kolbenhub einwirkt, um eine zuver­ lässige und gleichmäßige Zerstäubung sicherzustellen. Ferner wäre es, insbesondere für derartige Einmaldosierer, zweck­ mäßig, die Zahl der bewegten Teile und ihre Fertigungsanfor­ derungen herabzusetzen.

AUFGABE UND LÖSUNG

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Spender für strö­ mungsfähige Medien, insbesondere zur Zerstäubung von Flüssig­ keiten zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und einfacher Bedienbarkeit Voraussetzungen für einen gleichmäßigen Medien­ austrag schafft.

Diese Aufgabe wird durch einen Spender mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Er kann also anschließend an die gleich­ zeitig die Pumpenkammer bildende Medienkammer eine zusammen­ drückbare Druckkammer aufweisen, die mit einem Druckfluid, vorzugsweise einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllt ist und den gleichzeitig als Medienkammerverschluß dienenden Pumpen­ kolben unter Druck setzt.

Da für eine wirksame Zerstäubung ein gewisser Mindestdruck erforderlich ist, sollte sichergestellt sein, daß dieser möglichst vom Anfang bis zum Ende des Austragvorganges aufrecht erhalten wird. Dazu kann der Kolben im Ruhezustand eine vorbestimmte Hemmung aufweisen, die überwunden werden muß, um den Kolben in Bewegung zu setzen, während der Laufwi­ derstand zur Fortführung des Austragvorganges geringer sein kann. Dies kann durch entsprechende Materialwahl von Kolben und Medienkammerwandung sowie die Pressung zwischen Kolben und Medienkammerwanderung geschehen. Es ist jedoch auch möglich, gewisse mechanische Hemmungen einzubauen, beispiels­ weise eine umlaufende Rippe in der Medienkammerwand.

Als Druckfluid sind außer Flüssigkeiten auch andere strö­ mungsfähige Medien, beispielsweise Gase, wie Luft, geeignet, die zwar aufgrund ihrer Kompressibilität keine so direkte Übertragung der Kräfte ermöglichen wie Flüssigkeiten, dafür aber aufgrund dieser Kompressibilität einen Druckspeicher bilden, der nach Überwindung der Haftreibung des Kolbens eine vollständige und zügige Durchführung des Hubes sicherstellt, also eine Druckpunktfunktion wie vorher beschrieben.

Die Erfindung ermöglicht es auch, zur Betätigung des Spenders eine hydraulische Übersetzung vorzunehmen. Dazu kann der Kolben unterschiedliche wirksame Kolbenflächen zur Medien- und Druckkammer aufweisen. Es könnte dabei mit einem relativ geringen Druck in der Druckkammer ein entsprechend höherer Druck in der Medienkammer erzeugt werden. Der Kolben kann dabei als Stufenkolben ausgebildet sein.

Zum Sicherstellen eines ausreichenden Anfangsdruckes kann die Druckkammer eine manuell zu betätigende Schnappvorrichtung aufweisen. Es kann z. B. durch Wölbung der Wandung der Druck­ kammer die Wirkung eines "Schnappfrosches" erzielt werden. Dies kann zur Erzeugung eines sehr kurzzeitigen schlagartigen Ausgabevorganges benutzt werden. Es ist auch möglich, das Druckfluid als eine Kombination von kompressiblen und in­ kompressiblen Medien zu wählen, indem beispielsweise in eine Flüssigkeit ein gewisses Gasvolumen mit eingelagert wird. Wenn dann beispielsweise durch eine "Schnappfroschwirkung" ein schlagartiger Druckaufbau in der Druckkammer erreicht wird, kann dieser über den unter Umständen etwas länger dauernden Austraghub weitgehend aufrecht erhalten werden.

Die Druckkammer kann nach Art eines Quetschbehälters ausge­ bildet sein und vorzugsweise direkt an die Medienkammer angeschlossen werden. Es ist beispielsweise möglich, die Medienkammer als einen etwas dickwandigeren Zylinder auszu­ führen und daran einen dünnwandigeren Mantel als Druckkammer anzuschließen, der nach Befüllung der Medienkammer mit dem auszutragenden Medium, Einsetzen des Kolbens und Befüllen der Druckkammer mit dem Druckfluid z. B. durch eine Schweißnaht geschlossen wird. Auf diese Weise läßt sich der Spender aus sehr wenigen Teilen herstellen, nämlich einem die Medien- und Druckkammer bildenden Basisteil, dem Kolben sowie ggf. einem Einsatz in der Medienkammer, der mit der Austrittsöffnung zur Bildung einer Sprühdüse zusammenwirkt.

Es ist vorteilhaft, das Basisteil im Zwei-Komponenten-Spritz­ guß herzustellen, bei dem in der Spritzgußform gleichzeitig oder nacheinander verschiedene Kunststoffe oder Kunststoff- Varianten für verschiedene Bereiche des geformten Körpers eingespritzt werden. So kann der Zylinderabschnitt aus einem härteren, also gestaltfesteren Kunststoff bestehen, während für den Druckkammerabschnitt ein weicherer, flexibler Kunst­ stoff gewählt wird. Vorteilhaft sollten beide von der glei­ chen Kunststoffart, nur mit unterschiedlicher Härteeinstel­ lung, sein, um eine artenreine Entsorgung zu ermöglichen. Diese ist wegen des Fehlens von anderen Materialien, wie Metallen o. dgl., bei der Erfindung in jedem Falle möglich.

Die Austragöffnung kann durch Ventile verschlossen sein, die entweder druck- oder wegbetätigt sein können. Für Einmal- Dosierer ist es jedoch ausreichend, die Austragöffnung, die gleichzeitig eine Sprühdüse bilden kann, mit einem Abbrech­ verschluß zu verschließen.

Es ist somit möglich, einen Spender herzustellen, der sehr einfach aufgebaut ist. Es ist sogar möglich, diesen in Form eines Streifens aus mehreren zusammenhängenden Spendern herzustellen, die an ihren Basisteilen mittels einer Soll­ bruchstelle miteinander verbunden sind. Dies erleichtert nicht nur die Herstellung und den Transport in der Füllein­ richtung, sondern ermöglicht es auch, mehrere Chargen von Pharmazeutika für den Benutzer sinnvoll zusammengefaßt zu verpacken, der sich dann jeweils eine Charge abbrechen kann.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun­ gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer mehrere Spender enthaltenden Verpackungsein­ heit,

Fig. 2 eine Teil-Draufsicht auf die Spender nach Fig. 2, und

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine andere Ausfüh­ rungsform des Spenders.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS NACH Fig. 1 UND 2

Fig. 1 zeigt eine Reihe mehrerer nebeneinander und miteinan­ der zusammenhängender gleichartiger Spender 11. Bei den Spendern handelt es sich um Einmal-Dosierer, die als Pumpen­ zerstäuber ausgebildet sind. Sie weisen je ein ein Gehäuse bildendes Basisteil 12 auf, das, wie alle übrigen Teile des Spenders, aus Kunststoff-Spritzguß bestehen kann. Ein lang­ gestreckter, zylindrischer Pumpenzylinder-Abschnitt 13 des Basisteils 12 bildet eine Medienkammer 20 und ist an seinem Ende durch eine Stirnfläche 14 abgeschlossen. In dieser befindet sich mittig eine eine Düse bildende Auslaßöffnung 15, die durch einen angespritzten Abbrech-Verschluß 16 verschlossen ist. Dieser Abbrech-Verschluß ist anschließend an die in der Stirnwand 14 vorgesehene Auslaßöffnung mit einem zusammen mit dem Basisteil 12 gespritzten Stutzen versehen, der über eine sehr dünne, aber die Auslaßöffnung dicht verschließende Wandung rund um die Auslaßöffnung angespritzt ist. Eine Grifflasche 29 ermöglicht die manuelle Öffnung der Auslaßöffnung durch Abdrehen dieses Abbrechver­ schlusses 16.

In den Zylinder-Abschnitt 13 ist ein Einsatz 17 eingepreßt, der bis an die Stirnwand 14 reicht. Zusammen mit der Wandung des Basisteils grenzt er einen Strömungskanal 18 ab, der durch eine axial verlaufende Nut in dem Einsatz gebildet wird. Er steht an der an der Stirnwand 14 anliegenden Fläche des Einsatzes mit Wirbelkanälen 19 in Verbindung, die einer durch den Strömungskanal fließenden Flüssigkeit einen Drall geben, der an der düsenförmigen Auslaßöffnung 15 für eine feine Zerstäubung in einem Zerstäubungskegel sorgt.

Die Medienkammer wird auf der dem Einsatz 17 gegenüberliegen­ den Seite durch einen Kolben 21 begrenzt, der in Form eines Stopfens ausgebildet ist. Er kann aus einem gummiartigen Material bestehen und hat an der Außenseite einige umlaufende Rippen, die ihn relativ fest sitzend und dicht in dem Pumpen­ zylinderabschnitt führen. Er schließt die Medienkammer 20 dicht ab und sorgt dafür, daß das darin befindliche Medium, z. B. eine pharmazeutisch wirksame Flüssigkeit, gegenüber allen Außeneinflüssen abgeschlossen ist.

Der daran anschließende Druckkammerabschnitt 28 des Basisteils 12 ist, wie Fig. 2 zeigt, im Querschnitt ellip­ tisch und mit geringerer Dicke der Druckkammerwandung 23 ausgeführt. Er schließt eine Druckkammer 22 ab, die mit einem Druckfluid 25, beispielsweise Wasser, gefüllt ist. Das Volumen der Druckkammer 22 ist um einiges größer als das auszubringende Volumen der Medienkammer 20. An der der Austragöffnung entgegengesetzten Seite ist die Druckkammer 22 durch eine gerade Schweißnaht 30 ähnlich einem Tubenverschluß verschlossen. Wie erwähnt, können Zylinder- und Druckkammer­ abschnitt 13, 28 zwar einteilig gespritzt, aber durch ein Zwei-Komponenten-Spritzverfahren aus Kunststoffen unter­ schiedlicher Eigenschaften bestehen (Zylinder: härter; Druckkammer: weicher).

Der Spender 11 steht mit den ihm benachbarten Spendern über einen Verbindungssteg 26 in Verbindung, der über eine Soll­ bruchstelle mit dem Basisteil verbunden ist. Alle Basisteile einer Reihe von nebeneinanderliegenden Spendern 11 sind gemeinsam einstückig im Kunststoffspritzgußverfahren herge­ stellt und verbleiben so auch, ggf. auf eine gegenüber dem Herstellungszustand kleinere Anzahl von Spendern je Verpac­ kungseinheit abgetrennt, bis zum Verbraucher.

FUNKTION DER AUSFÜHRUNGSFORM Fig. 1 UND 2

Zur Herstellung bzw. Befüllung wird die Einheit der neben­ einanderliegenden Spender-Basisteile 12 zuerst mit dem Einsatz 17 versehen. Danach wird das Medium 24 eingefüllt und der Kolben 21 in den Pumpenzylinderabschnitt 13 eingesetzt.

Anschließend wird die Druckkammer 22 mit dem Druckfluid 25 gefüllt. Da diese Flüssigkeit keine andere Aufgabe als der Aufbringung eines hydraulischen Druckes hat, kann es sich um eine beliebige Flüssigkeit handeln, der Einfachheit halber meist Wasser. Entsprechend den Bedingungen können jedoch auch andere Flüssigkeiten oder Zusätze darin verwendet werden, beispielsweise zum Frostschutz. Anschließend werden alle Druckkammern durch Zuschweißen an der Schweißnaht 13 dicht verschlossen. Damit entsteht ein Magazin mehrerer nebeneinan­ der liegender Spender, die, jeder für sich, völlig dicht geschlossen sind.

Zur Benutzung kann der Verbraucher jeweils einen der äußeren Spender des Magazins vereinzeln, indem er durch Hin- und Herbiegen die Sollbruchstelle 27 zerstört. Zuerst entfernt der Benutzer den Abbrechverschluß, so daß die Auslaßöffnung 15 freigegeben wird. Die Auslaßdüse kann auch durch eine Abreißfolie verschlossen sein. Danach drückt er mit zwei Fingern auf die entsprechend gekennzeichneten Druckflächen 31 der Druckkammer und setzt damit das Druckfluid 25 unter Druck. Dieser Druck wirkt auf die in Fig. 1 untere Fläche des Kolbens 21 und treibt diesen nach Überwindung einer Ruherei­ bungs-Haftwirkung nach oben, wodurch das Medium 24 in der Medienkammer 20 einen entsprechenden Druck aufbaut. Das Medium kann durch den Strömungskanal 18 und die Wirbelkanäle 19 zur Auslaßöffnung strömen und dort zerstäubt werden.

Die Bewegung des Kolbens 21 setzt erst nach Aufbau eines ausreichenden Druckes in der Druckkammer und dementsprechend der Medienkammer ein. Falls die Reibung des Kolbens in dem Pumpenzylinder 13 nicht ausreicht, um einen ausreichend hohen Anfangsdruck aufzubauen, könnte in der Zylinderwand bei­ spielsweise ein Vorsprung oder eine geringe umlaufende Wulst vorhanden sein, die für eine ausreichende Hemmung sorgt. Normalerweise reicht aber die Ruhreibung schon aus, die ja auch dadurch wesentlich größer als die Gleitreibung während des Pumpenhubes ist, durch nach Beginn der Kolbenbewegung das Medium unter Umständen als eine Kolbenschmierung wirken kann.

Es ist zu erkennen, daß auf diese Weise die in der Medienkam­ mer 20 enthaltene Flüssigkeit bis auf die geringen Volumina der Kanäle 18, 19 vollständig ausgegeben werden kann.

Der Spender besteht aus nur drei Kunststoffteilen (Basisteil 12, Einsatz 17 und Kolben 21). Sie können aus Kunststoffen vergleichbarer Art aufgebaut werden und sind somit artenrein wieder aufzuarbeiten. Das Druckfluid, das meist Wasser sein kann, stört nicht.

BESCHREIBUNG UND FUNKTION DER AUSFÜHRUNGSFORM Fig. 3

Bei im übrigen gleichem und hier nicht nochmals beschriebenen Aufbau und Wirkungsweise wie Fig. 1 und 2 weist die Ausfüh­ rungsform nach Fig. 3 folgende Unterschiede auf:
Der Pumpenzylinderabschnitt 13 ist zweistufig ausgebildet und hat einen der Austrittsöffnung 15 näheren Zylinderabschnitt 13a mit geringerem Durchmesser und einen daran anschließenden Zylinderabschnitt 13b mit wesentlich größerem Durchmesser. Darin ist ein Kolben 21a geführt, der einen in den engeren Pumpenzylinderabschnitt 13a eingeführten Kolbenabschnitt 21b aufweist, der über einen Schaft 32 mit einer Kolbenmanschette 21c verbunden ist. Diese Kolbenmanschette liegt abdichtend an der Innenwand des Pumpenzylinderabschnitts 13b an. Der Kolben kann, wie auch der nach Fig. 1 und 2, napfartig hohl sein, wobei die innere Öffnung zur Druckfluidseite weist, um einen vollständigen Austrag des Mediums 24 nicht zu behindern.

Der Druckkammerabschnitt 28, der sich an den Pumpenzylinder­ abschnitt 13b anschließt, ist nach Art eines Tubenmantels oder einer Wärmflasche geformt, d. h. er hat eine seitlich umlaufende Naht oder derartig ausgebildete Flachstelle und in seinen Flächen zwei gewölbte, beispielsweise kugelkalotten­ förmige Ausbauchungen 40. Das Material ist dabei so elastisch aber dennoch formhaltig, daß es "springfroschartig" reagiert, d. h. bei Druck über einen Totpunkt in die entgegengesetzte Wölbung schnappt. Der Druckkammerabschnitt 28 ist ebenfalls mit dem Druckfluid 25 gefüllt.

FUNKTION AUSFÜHRUNGSFORM Fig. 3

Herstellung und Befüllung ist wie bei Fig. 1 und 2. Zur Betätigung drückt der Benutzer auf die gewölbte Wandung 40 des Druckkammerabschnitts 28, so daß diese auf einer Seite umschnappt und sich flach in die entsprechende Höhlung der anderen Seite legt. Dadurch wird nach Überwindung dieses durch die "Springfrosch-Charakteristik" des Druckkammerab­ schnittes erzeugten Druckpunktes, das Druckfluid 25 unter einen entsprechenden Druck gesetzt und bewegt die Kolben­ manschette 21c in Fig. 3 aufwärts. Infolge der wesentlich größeren Fläche dieser Kolbenmanschette 21c als der Fläche 21b des Kolbens im Medienkammerbereich wird die Kraft ent­ sprechend den Flächenverhältnissen verstärkt und das Medium mit einem erhöhten Druck aus der Düse 15 ausgegeben. Durch eine Entlüftungsbohrung 41 kann die Luft aus dem Raum ober­ halb der Manschette 21c entweichen.

Claims (10)

1. Spender für strömungsfähige Medien (24), insbesondere zur Zerstäubung von Flüssigkeiten, mit einer das Medium (24) enthaltenden Medienkammer (20), einer Austrittsöff­ nung (15) und einem in der Medienkammer (20) laufenden Kolben (21) zum Austrag des Mediums (24), sowie einem manuellen Antrieb für den Kolben, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb des Kolbens (21) mittels eines manuell unter Druck zu setzenden Druckfluids (25) erfolgt.

2. Spender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid (25) in einer zusammendrückbaren Druckkammer (22) enthalten ist, die mit einer Kolbenseite in Verbin­ dung steht.

3. Spender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) im Ruhezustand gegenüber dem Laufwi­ derstand eine vorbestimmte Hemmung hat.

4. Spender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid kompressibel ist.

5. Spender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) unterschiedliche wirksame Kolbenflächen (21b, 21c) zur Medienkammer (20) und zur Druckkammer (22) aufweist.

6. Spender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (22) eine manuell zu betätigende Schnappvorrichtung, wie eine gewölbte Wandungsausbildung (40) aufweist.

7. Spender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (22) nach Art eines Quetschbehälters ausgebildet ist.

8. Spender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (22) und die Medien­ kammer (20) unmittelbar aneinander anschließend, vor­ zugsweise einstückig miteinander und ggf. im Zwei- Komponenten-Spritzverfahren aus Kunststoff, hergestellt sind, wobei die Druckkammer (22) an ihrem Ende eine flache Schweißnaht (30) aufweist und/oder die Medien­ kammer (20) an ihrer Stirnseite die Austrittsöffnung (15) aufweist, wobei insbesondere der als Einmal-Spender ausgebildete Spender nur aus folgenden Bauteilen be­ steht, nämlich einem die Medien- und Druckkammer (20, 22) bildenden Basisteil (12), dem Kolben (21) sowie ggf. einem Einsatz in der Medienkammer (20), der mit der Austrittsöffnung (15) zur Bildung einer Sprühdüse zusammenwirkt.

9. Spender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (15) durch einen Abbrechverschluß (16) verschlossen ist.

10. Spender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spender (11) mit ihren Basisteilen (12) zusammenhängend, insbesondere durch Kunststoffspritzguß, hergestellt und vorzugsweise in dieser Form befüllt, fertiggestellt und vertriebsbereit gemacht sind, wobei ggf. Verbindungsabschnitte (26) zwischen den Spendern (11) eine Sollbruchstelle enthal­ ten.