DE2052684A1

DE2052684A1 - Pumpenbaugruppe zum Einspritzen eines flussigkeitsahnhchen Stoffs in einen unter Druck stehenden Aerosolbehälter

Info

Publication number: DE2052684A1
Application number: DE19702052684
Authority: DE
Inventors: Francis E Mount Prospect 111 R> der (V.St.A)
Original assignee: Seymour of Sycamore Inc
Current assignee: Seymour of Sycamore Inc
Priority date: 1969-10-27
Filing date: 1970-10-27
Publication date: 1971-06-09
Also published as: AU2149570A; CA931121A; GB1289960A; US3620266A

Description

Die Erfindungbezieht sich auf eine Pumpenbaugruppe, die benutzt werden kann, um in einen unter Druck stehenden Aerosolbehälter eine kleine Menge einer Flüssigkeit oder eines flüssigkeitsähnlichen Materials einzuspritzen.

Aerosolbüchsen oder ähnliche Behälter haben sich in einem sehr großen Ausmaß als beliebte Verpackungsmittel eingeführt, da sie es dem Verbraucher ermöglichen, auf bequeme Weise jeweils eine relativ kleine Menge eines versprühbaren Materials zu versprühen. Solche Aerosolbehälter werden in großem Umfang für die verschiedensten Erzeugnisse verwendet, z.B. für Farben und andere Erzeugnisse zum Herstellen von Schutzüberzügen, für Haarsprays, kosmetische Erzeugnisse anderer Art und dergleichen. Ein typischer Aerosolbehälter ist als leichte Büchse aus Blech hergestellt, die an ihrem oberen Ende mit einem Ventil versehen ist, das von einem nach oben ragenden kreisrunden Hand umgeben iet. Das Ventil ist durch eine innenliegende Feder vorgespannt, welche die ieile des Ventils gegeneinander drückt, um eine Abdichtung zu bewirken.

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Um dieses Ventil zu betätigen, wird einkurzes ßohr entgegen der Kraft der Vorspannfeder nach unten in das Ventil gedrückt, so daß sich das Ventil öffnet und das in den Behältereingeschlossene !reibmittel den Inhalt des Behälters in Form eines feinen Sprühstrahls austreten läßt.

In manchen Anwendungsfällen wäre es erwünscht, daß die Möglichkeit bestände, dem Inhalt der Büchse auf bequeme Weise eine kleine Menge zusätzlicher Bestandteile hinzuzufügen, nachdem der Behälter bereits unter Druck gesetzt worden ist. Beispielsweise wäre es erwünscht, einer neutralen Trägersubstanz für für eine Farbe ein Pigment beizufügen, einem Haarspray ein Haarfärbemittel beizumischen, einem pharmazeutischen Erzeugnis wirksame pharmazeutische Bestandteile beizufügen usw., wobei dies entweder durch den Letztverbraucher oder den Einzelhändler durchgeführt wird, so daß es möglich ist, den bereitzuhaltenden Lagerbestand zu verkleinern. Dieses Zuführen zusätzlicher Stoffe wird jedoch dadurch erschwert, daß der Inhalt des Behälters untereinem Druck steht, der auf bequeme Weise überwunden werden muß, wobei dies auf gefahrlose Weise und so durchgeführt werden muß, daß ein Entweichen des Behälterinhalts vermieden wird.

Die Pumpenbaugruppe gemäß der Erfindung ermöglicht es auf einfache, wirtschaftliche und gefahrlose Weise, einem unter Druck stehenden Aerosolbehälter zusätzliches Material zuzuführen. Die erfindungsgemäße Pumpenbaugruppe ist mit Sicherungsvorrichtungen versehen, die ein Betätigen verhindern, bis die Baugruppe in der richtigen Weise an einem Aerosolbehälter verankert worden ist, so daß stets eine einwandfreie Abdichtung aufrechterhalten wird. Wenn die Pumpenbaugruppe aus irgendeinem Grund nicht in der richtigen Weise auf den Behälter ausgerichtet ist, wird das Ventil des Behälters durch den in dem Behälter herrschenden Druck geschlossen gehalten, so daß keine Teile seines I halts verloren gehen können.

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Die Epfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem teilweise als Ansicht gezeichneten senkrechten Schnitt eine erfindungsgemäße Pumpenbaugruppe, die an einem Aerosolbehälter angebracht worden ist.

Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Seitenansicht der Pumpenbaugruppe und zeigt die Haltemutter in ihrer Gebrauchsstellung auf einem Aerosolbehälter sowie das Pumpengehäuse, das noch nicht in die Haltemutter eingebaut worden ist, um den Zusammenbau zu beenden.

Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.

Fig. 4 ist ein Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1.

Fig. 5 zeigt die U_nterseite des in Fig. 1 im Schnitt dargestellten Tauchkolbens.

Fig. 6 zeigt das untere Ende der an dem Aerosolbehälter nach Fig. 2 angebrachten Haltemutter.

Gemäß den Zeichnungen umfaßt die Pumpenbaugruppe drei Hauptteile, nämlich ein Pumpengehäuse 11, einen Tauch- oder j Druckkolben 31 und eine Haltemutter 51. Der Kolben 31 arbeitet mit einem Teil des Gehäuses 11 zusammen, um die eigentliche Pumpe zu bilden, während die Haltemutter 51 dazu dient, die Pumpenbaugruppe auf dem H; Is eines Aerosolbehälters 71 festzuhalten.

Gemäß Fig. 2 umfaßt das Gehäuse 11 einen eine Grundplatte bildenden Abschnitt 12, mit dessen einem Ende eine Schraubkappe 13 verbunden ist, in die eine kleine Flasche 14 einschraubbar ist, welche das in den Aerosolbehälter zu überführende Material 15 enthält. Das andere Ende des Grundplatten-

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abschnitte 12 ist mit dem Pumpengehäuse 11 verbunden, der gemäß Fig. 1 als zylindrischer Körper ausgebildet ist, welcher an seinem unteren Ende durch einen Plattenabschnitt 17 abgeschlossen und mit einem kreisrunden Buchsenabschnitt 18 versehen ist, der sich vom Umfang des Gehäusekörpers aus nach unten erstreckt. Im Inneren des Gehäuses 11 bzw. des Gehäusekörpers 16 ist eine zylindrische Pumpenkammer 19 ausgebildet, die konzentrisch mit dem Körperabschnitt 16 angeordnet ist, wobei die Wände der Pumpenkammer und es Körperabschnitte einen Hingraum 21 abgrenzen. Das obere Ende der Pumpenkammer 19 ist offen, während sich an ihr unteres Ende eine langgestreckte Düse 25 anschließt.

In dem Gehäuse 11 ist ein Kolben 51 gelagert, dessen oberes Ende mit einem abgeflachten Kopf 32 versehen ist, welcher mit einem kreisrunden Plattenabschnitt 33 durch senkrecht verlaufende Stege 34- und 35 verbunden ist. Der untere Teil des Kolbens 31 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 36 mit einer Bohrung 37, in die ein Stopfen 38 und eine Eückschlagventilkugel 39 eingebaut sind. Das obere Ende der Bohrung 37 ist als ein Ventilsitz 41 ausgebildet, mit dem die Rückschlagventilkugel 39 zusammenarbeitet, um die Bohrung zu verschließen, so daß eine Flüssigkeit durch die Bohrung nach oben strömen kann. '

Der Stopfen 38 umfaßt einen zylindrischen Hauptkörper 38a, an dem mehrere langgestreckte Eippen 38b ausgebildet sind, die verformt werden, wenn der Stopfen 38 unter Kraftaufwand in die Bohrung 37 eingeführt wird, um zwischen den beiden Teilen einen Preßsitz herbeizuführen. Die Kippen 38b begrenzen außerdem in U_mfangsabständen verteilte, sich in der Längsrichtung erstreckende Kanäle, in denen eine !flüssigkeit durch die Bohrung 37 strömen kann. Der untere Teil dee Stopfens 38 ist als abgeflachter kreisrunder Plattenabschnitt 38c ausgebildet, der gemäß JIg. 3 mit Öffnungen versehen ist, damit Flüssigkeit aus der B_ohrung 37 zum Inneren der Pumpenkammer 19 strömen kann. Nahe dem unteren Ende des zylindrischen

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Abschnitts 36 des Kolbens 31 ist eine in der Umfangsrichtung verlaufende Rippe 36a ausgebildet, die zusammen mit dem Plattenabschnitt 38c eine Ringnut abgrenzt, die einen O-Äing 41 enthält, welcher mit abdichtender Wirkung mit der Innenwand der Pumpenkammer 19 zusammenarbeitet.

In dem durch die Wände der Pumpenkammer 19 und des Pumpenkörpers 16 abgegrenzten Ringraum 21 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete, den K_olben 31 nach oben vorspannende Rückführfeder 42 angeordnet. Die Aufiärtsbewegung des Kolbens 31 wird durch radiale Ansätze 33a (Fig. 4) begrenzt, die in senkrecht verlaufende Schlitze 22 und 23 hineinragen, welche einander diametral gegenüber in der Wand des Pumpenkörpers 16 ausgebildet sind.

Die Verbindung zwischen dem Pumpenkörper 16 und dem Grundplattenabschnitt 12 ist durch senkrecht angeordnete, annähernd dreieckige Stege 26 und 27 (Fig. 3) verstärkt.

An der Oberseite des Plattenabschnitts 33 des Kolbens 31 ist ein waagerecht angeordneter Rohrstutzen 43 ausgebildet, der ein Ende eines flexiblen Rohrs 44 aufnimmt, dessen anderes Ende durch die Schraubkappe 13 ragt und ein Tauchrohr 24 bildet, welcheB mit der kleinen Flasche 14 zusammenarbeitet, die die Flüssigkeit bzw. die flüssigkeitsähnliche Substanz 15 enthält, welche in den Aerosolbehälter überführt werden soll. Ein Kanal für die Flüssigkeit, die von dem freien Ende des von dem Rohrstutzen 43 aufgenommenen flexiblen Rohrs 44 aus weiterströmen soll, ist durch Kanäle 46 und 47 gebildet, die gemäß Fig. 1 zu dem Sitz 41 des Rückschlagventils führen, an den sich die B hrung 37 desKolbens 31 anschließt. Der Wondabschnitt des Gehäuses 11 ist zwischen den Stegen 26 und 27 in der aus Fig. 1 und 3 ersichtlichen W^ise so ausgeschnitten, daß ein freier R um vorhanden ist, in dem sich der Rohrstutzen 43 bewegen kann, wenn der Kolben 31 senkrecht nach unten gedrückt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Damit die Pumpenbaugruppe zuverlässig an dem Aerosolbehälter 71 befestigt werden kann, ist eine Haltemutuer 51 vorgesehen. Die Haltemutter hat eine allgemein zylindrische Form und ist in ihrem oberen Teil mit einem Innengewinde 52 versehen, das nur teilweise ausgebildete Gewindegänge 28 (Eig. 2) auf einander diametral gegenüber liegenden Seiten des Pumpenkörpers 16 aufnehmen kann. Die Haltemutter 51 ist mit senkrecht verlaufenden Rippen 53 versehen, damit sie vom Benutzer sicherer erfaßt werden kann. Der untere Teil der Haltemutter 5I ist gemäß Fig. 6 mit zwei einander diametral gegenüber liegenden Verankerungsansätzen 54- versehen, die zum Teil durch Schlitze 56 abgegrenzt sind. Die Verankerungsansät ze 54- sind verformbar, so daß sie sich an dem nach oben ragenden Hand 72 des Behälters 71 vorbei nach unten bewegen und in Eingriff mit dem hinterschnittenen Teil des Behälterrandes kommen können, wenn die Haltemutter auf das Ventil eines Aerosolbehälters aufgesetzt wird.

Nach dem richtigen Anordnen der Htltemutter 51 kann man die ührigen Teile der Pumpenbaugruppe an dem Aerosolbehälter befestigen, indem man das Gehäuse 11 in die Haltemutter einschraubt, bis der Buchsenabschnitt 18 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise vollständig nach unten bis hinter die Verankerungsansätze 54- der Haltemutter bewegt worden ist. Wenn diese Stellung erreicht ist, ist die Einspritzdüse 25 in die Austritteöffnung des Ventils des Behälters eingetreten und in Berührung mit einem elastisch federnden Abdichtungsteil 76 gekommen, das die Düse 25 an ihrem Umfang gegenüber der Atmosphäre abdichtet. Gemäß Fig. 1 hat die Einspritzdüse 25 eine solche Länge, daß sie das Ventil 75 des Aerosolbehälters 71 nicht öffnen kann.

Im folgenden ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Pumpenbaugruppe beschrieben. Wenn die beschriebenen Teile ihre in Fig. 1 gezeigte Lage zueinandereinnehmen, d.h. wenn das Gehäuse 11 vollständig in die Haltemutter 51 eingeführt worden ist, und nachdem eine Flasche 14 mit dem

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in den Aerosolbehälter zu überführenden strömungsfälligen Material mit der Schraubkappe 15 verbunden worden ist, drückt der Benutzer den Kopf 52 des Kolbens 51 nach unten, um zu bewirken, daß sich der Kolben in der Pumpenkammer 19 nach unten bewegt. Hierbei stützt sich dieEückschlagventilkugel 59 am oberen Ende des Stopfens 58 ab, so daß das Ventil am oberen Ende der Bohrung 57 offen ist und die in der Pumpenkammer 19 enthaltene Luft durch das flexible Hohr 44 und den Inhalt der Flasche 14 hindurch entweichen kann. Wenn der Abwärtshub beendet ist, wird derKolben 51 von der aufgebrachten Druckkraft entlastet, woraufhin die EückfUhrfeder 42 den Kolben 51 wieder nach oben bewegt. Bei dieser Aufwärtsbewegung des Kolbens 51 wird in der Pumpenkammer 19 ein !Deie vakuum erzeugt, so daß eine Saugwirkung hervorgerufen und flüssigkeit aus der flasche 14 über die flexible Leitung 44, die Kanäle 46, 47 und das Hückschlagventil 41 in die Bohrung 57 desKolbens 51 hineingesaugt wird. Diese flüssigkeit strömt durch die sich zwischen dem zylindrischen Abschnitt 58a und den kippen 58b erstreckenden Kanäle, die öffnungen in dem Plattenabschnitt 58c und von dort aus zu der Pumpenkammer Wonn erneut eine nach unten gerichtete Kraft auf den Kopf des Kolbens 51 aufgebracht wird, bewirkt die anfängliche Abwärtsbewegung des Kolbens, daß sich die Eückschlagventilkugel 59 infolge des auf sie wirkenden hydraulischen Stoßes der Flüssigkeit nach oben bewegt und sich an ihren Sitz 41 anlegt, um das Entweichen der Flüssigkeit auö der Pumpenkammer über das Ventil zu verhindern. Wenn die Druckkraft weiter auf den Kopf 52 wirkt, nimmt der Druck der Flüssigkeit zu, bis ein Druck erreicht wird, der ausreicht, um das Ventilteil nach unten zu bewegen, so daß die Flüssigkeit über die Einspritzdüse 25 und das Ventilteil 73 in den Aerosolbehälter 71 einströmen kann. Wenn der Kolben 51 mehrmals nach oben und unten bewegt wird, wird der gesamte flüssige Inhalt der kleinen Flasche 14 schnell in den Aerosolbehälter 71 überführt.

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Es sei bemerkt, daß die Pumpenbaugruppe gemäß der Erfindung mit mehreren Sicherheitsvorrichtungen versehen ist. Um eine nach außen dicht abgeschlossene Verbindung zwischen der Einspritzdüse 25 und dem Ventilteil 73 des Aerosolbehälters herzustellen, muß man das Gehäuse 11 vollständig in die Haltemutter 51 einführen, wodurch die Verankerungsansätze 54 in festen Eingriff mit dem Hand 72 des Aerosolbehälters gebracht werden. Solange die Pumpenbaugruppe nicht fest verankert worden ist, kann daher die Vorrichtung nicht betätigt werden, denn am Ende der Einspritzdüse 25 muß eine Abdichtung bewirkt werden, bevor in der Pumpenkammer 19 ein Unterdruck erzeugt werden kann, um auch nur einen Teil der dem Aerosolbehälter zuzuführenden Flüssigkeit aus der kleinen Flasche 14 anzusaugen. Wenn der Abwärtshub des Kolbens 31 bei irgendeiner ^wischenstellung unterbrochen wird, ermöglicht es der in der Pumpenkammer 19 herrschende Uterdruck dem Ventil 73» sich sofort zu schließen, so daß kein Teil des Inhalts des Aerosolbehälters entweichen kann. Auf diese Weise wird $eäe Gefahr des Zurückblasens oder des Verlorengehens des Behälterinhalts ausgeschaltet. Ein weiteres Sicherheitsmerkmal der erfindungsgemäßen Pumpenbaugruppe besteht darin, daß der Aerosolbehälter nicht durch Einpumpen von Luft unter Druck gesetzt werden kann, nachdem die kleine Flasche 14 vollständig entleert worden ist. I_n der Pumpenkammer 19 muß Flüssigkeit vorhanden sein, damit die Bückschiagventilkugel 39 betätigt werden kann. Daher kann die Pumpenbaugruppe nicht so betätigt werden, daß Luft in einem gefährlichen Ausmaß in den Aerosolbehälter hineingepumpt wird.

Die Pumpenbaugruppe gemäß der Erfindung kann aus einem beliebigen Werkstoff hergestellt sein, der eine ausreichende Festigkeit und Starrheit besitzt, so daß er den auftretenden Beanspruchungen standhält, und der für die flüssigen bzw. strömungsfähigen Stoffe undurchlässig ist, mit denen er in Berührung kommt. Zu den geeigneten Werkstoffen gehören Nylon und ähnliche Kunststoffe, die eine hohe Festigkeit haben,

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jedoch in einem gewissen Ausmaß elastisch federungsfähig sind, so daß sie sich geringfügig verformen lassen, wodurch das Zusammenabuen der einzelnen I^iIe erleichtert wird.

Für jeden Fachmann liegt es auf der H nd, daß sich für die erfindungsgemäße Pumpenbaugruppe zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten ergeben. Die Möglichkeit, in einen unter Druck stehenden Aerosolbehälter eine kleine Menge eines bestimmten Stoffs zu überführen, gestattet eine vielseitige Verwendung des betreffenden Erzeugnisses. Beispielsweise braucht ein Farbenhändler nur einen Vorrat an unter Druck stehenden Behältern auf Lager zu halten, die Farbe mit einer neutralen Färbung enthalten, und denen der Händler oder der Benutzer vor dem Gebrauch die gewünschten Pigmente oder Farbstoffe zuführen kann; hierdurch wird der Kaumbedarf für die Lagerhaltung erheblich verringert. lerner ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung auf bequeme Weise, in Aerosolbehältern bestimmte synthetische Polymerisate zu verpacken, z.B. Polyester, Polyamide, Polyurethane, epoxyharze und dergleichen, die hart oder zäh werden, wenn man ihnen einen Katalysator beifügt, der eine chemische Keaktion einleitet. Da die Topfzeit solcher Massen nach dem Beifügen des Katalysators außerordentlich begrenzt ist, kann eine solche Aerosolrezeptur dieser Art nicht in einer Fcbrik angesetzt werden, da die Masse längst ausgehärtet sein würde, bevor der Letztverbraucher das Erzeugnis verwenden könnte. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es jedoch dem Letztverbraucher, das Katalysatormaterial dem Aerosolbehälter unmittelbar vor dem Gebrauch des Inhalts beizufügen und bevor die keaktion der Bestandteile bewirkt, daß sich der I_nhalt des Behälters nicht mehr versprühen läßt. Für jeden Fachmann ergeben sich weitere hier nicht näher zu erörternde Anwendungsmöglichkeiten. der Erfindung.

Patentansprüche;

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Pumpenbaugruppe zum Einspritzen eines flüssigkeits-.ichen Stoffs in einen unter Druck stehenden Aerosolbehälter, gekennzeichnet durch Pumpenmittel zum Fördern des Stoffs (15), wobei die Pumpenmittel einen Einlaß (44) und einen Auslaß (25) umfassen, wobei der Auslaß der Pumpenmittel mit dem Ventil (73) des Aerosolbehälters (71) zusammenarbeiten kann, um eine Abdichtung gegenüber der Atmosphäre zu bewirken, damit in den Pumpenmitbeln ein Unterdruck erzeugt werden kann, dem Einlaß zugeordnete Rückschlagventilmittel (39» 41) zum Steuern des Strömens des Stoffs durch den Einlaß sowie Verankerungsmittel (18) zum Verankern der Pumpenbaugruppe an dem Aerosolbehälter, solangesich die Pumpenbaugruppe in Betrieb befindet.
2. Pumpenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpenmittel einen Pumpenkörper (16) umfassen, ferner eine in dem Pumpenkörper angeordnete Pumpenkammer (19)» die am oberen Ende offen ist, und an deren unteres Ende sich eine langgestreckte Dpse (25) fron kleinerem Durchmesser anschließt, sowie einen in der Pumpenkammer gleitend geführten, mit der Wand mit abdichtender Wirkung zusammenarbeitenden Kolben (31)· "
3. Pumpenbaugruppe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Vorspannfedermittel (42) zum Vorspannen des Pumpenkolbens (31) in einer Richtung.
4. Pumpenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückschlagventilmittel (39, 41) durch den in der Pumpenkammer (19) vorhandenen flüssig-

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keitsähnlichen Stoff (15) betätigt werden können, um den Einlaß (44) zu schließen.
5. Pumpenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die Düse (25) in das Ventil (73) des Aerosolbehälter (71) eintreten und mit diesem Ventil zusammenarbeiten kann, um eine Abdichtung gegenüber der Atmosphäre zu bewirken, so daß in der Pumpenkammer (19) ein Überdruck erzeugt werden kann, und daß die Düse eine so geringe Länge hat, daß sie das Ventil des Aerosolbehälters nicht öffnen kann.
6. Pumpenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gee i kennzeichnet , daß die Verankerungsmittel eine mit dem unteren Ende des Pumpenkörpers (16) verbundene zylindrische Buchse (18) und eine Haltemutter (51) umfassen, die in Gewindeverbindung mit dem Pumpenkörper steht und die B₁₁ChSe umschließt, und daß die Haltemutter mit mehreren flexiblen hinterschnittenen Verankerungsansätzen (54) versehen ist, die nach außen gedruckt und in festen Eingriff mit dem Aerosolbehälter (71) gebracht werden, wenn eine axiale Relativbewegung zwischen der Buchse und der Haltemutter durch Drehen der Haltemutter hervorgerufen wird.
7. Pumpenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (31) mit mehreren radial nach { außen ragenden H&lteansätzen (33a) versehen ist und der Pumpenkörper (16) mehrere Längsschlitze (22, 23) aufweist, in denen die Halteansätze gleitendgeführt sind, und daß die Halteansätze mit den Schlitzen zusammenarbeiten, um die Aufwärtsbewegung des Kolbens zu begrenzen.
8. Pumpenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (31) eine Längsbohrung (37) aufweist, deren oberes Ende den Einlaß der Pumpenmittel bildet, daß eine in dieser Bohrung angeordnete bewegliche Ventilkugel (39) mit dem oberen Ende (41) der Bohrung zusammen-

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arbeitet, um den Einlaß erforderlichenfalls zu verschließen, daß in das untere Ende der Bohrungein Stopfen ($8) eingeführt ist, der die freie Bewegung der Ventilkugel begrenzt, und daß dieser Stopfen mit öffnungen versehen ist, die es dem flüssigkeitsähnlichen Stoff ermöglichen, aus der Bohrung in die Pumpenkammer (19) überzutreten.

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