DE2456843A1

DE2456843A1 - Abgabepumpe

Info

Publication number: DE2456843A1
Application number: DE19742456843
Authority: DE
Inventors: Rustom Kooverji Gamadia
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1973-12-06
Filing date: 1974-12-02
Publication date: 1975-06-12
Also published as: IT1024989B; CA1096824A; NL7415900A; AU497320B2; ES432645A1; PH12810A; AR205178A1; CH590088A5; JPS5428965B2; JPS50113803A; IN141150B; AU7592774A; ZA747689B; BR7410187A; BE823078A; FR2253928A1; NO744409L; GB1485767A

Description

PAT H NTAN WA LT £

DR. ING. A.VAN DERWERTH " . DR. FRANZ LEDERER

(1934-1974) 8 MÜNCHEN 8Ö

LUCILE-ORAHN-STR. 22 · TEt. (089) 47 29

NACHQEREfCHT

* . E. Dezember 1974

M/jb Case U 449

Anmelder: Unilever N. V., Burgemeester s'Jacobplein 1, Rotterdam, Niederlande

Abgabepumpe

Die Erfindung betrifft eine Abgabepumpe zur Abgabe'von Flüssigkeiten und Gelen, im folgenden zusammenfassend "Flüssigkeiten" genannt.

In einem üblichen unter Druck stehenden Verpackungs/Abgabe-Behälter, beispielsweise einer Aerosoldose, wird ein abzugebendes flüssiges Produkt normalerweise unter einem merklichen Druck unter Beimischung eines verflüssigten Treibgases aufbewahrt. Selbstverständlich würde es sowohl für den Hersteller als auch für den Verbraucher von Vorteil sein, wenn die aus normalerweise unter Druck stehenden Verpackungen abzugebenden flüssigen Produkte abgegeben werden könnten, ohne daß es hierzu irgendeines verflüssigten Treibgases bedürfte. In dieser Hinsicht wurden in der Vergangenheit viele Versuche unternommen, eine finger betätigte Pumpe zur treibgasfreien Abgabe von flüssigen Produkten zu entwickeln. Mit keiner dieser fingerbetätigten Pumpen ist es jedoch möglich, das Produkt mit nahezu konstantem Druck vom Beginn bis zum Ende des Abgabehubes unabhängig von Veränderungen.des aufgebrachten Fingerdruckes abzugeben.

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Es wurde nunmehr eine fingerbetätigte Abgabepumpe für Flüssigkeiten entwickelt, die im halbkontinuierlichen oder pulsierenden Betrieb arbeitet und bei der zwar Druck aufgewendet wird, die Abgabe der Flüssigkeit aus der Abgabepumpe jedoch verzögert wird, während ein hydraulischer Druck aufgebaut wird, wonach die Flüssigkeit unter diesem aufgebauten Druck abgegeben wird.

Durch die Erfindung ist eine Abgabepumpe für Flüssigkeiten geschaffen, die verfügt über eine fingerbetätigte Pumpe mit einem Kolben und einem Zylinder, über ein Ventil zur Zuführung der Flüssigkeit von einem äußeren Speicher zur Abgabepumpe beim Betrieb der fingerbetätigten Pumpe während des Füllhubes, über eine Abgabekammer, die die aus einer Speicherkammer zugeführte Flüssigkeit aufzunehmen in der Lage ist, welche Flüssigkeit beim Betrieb der fingerbetätigten Pumpe während des Abgabehubes einer Druckerhöhung ausgesetzt ist, über eine Feder zur Speicherung der von dem hydraulischen Druck in der Abgabekammer stammenden Spannungsenergie, über Mittel zur Freisetzung der Energie ausschließlich nach der Bewegung des Kolbens um eine vorbestimmte Strecke relativ zum Zylinder und über Abgabemittel, durch die die Flüssigkeit bei Freisetzung der Energie abgegeben werden kann.

Die Abgabepumpe besteht im wesentlichen aus einem fingerbetätigten Kolben, der verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist; die Verschiebung des Kolbens während eines Pumpbetriebes bewirkt, daß die Flüssigkeit in eine Abgabekammer im Inneren der Abgabepumpe von einer äußeren Zuführung aus eingepumpt wird, die in einer äußeren Speicherkammer enthalten ist. Normalerweise wird ein Ventil vorgesehen, damit die Flüssigkeit von der äußeren Zuführung aus in die Abgabekammer eintreten kann; jedoch dient dieses Ventil folglich auch der Vermeidung von Flüssigkeitsverlusten auf derselben Strecke.

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Bei einerAusführungsform der Erfindung kann das Ventil in einem Einwege-Kugelventil bzw. einem Rückschlagventil bestehen. '

Ein weiteren Hub des fingerbetätigten Kolbens wirkt auf die bereits in die Abgabekämmer eingepumpte Flüssigkeit, wodurch dort der hydraulische Druck erhöht wird. Die durch diese Erhöhung des hydraulischen Drucks bewirkte Energie wird in einer Feder als Spannungsenergie gespeichert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Abgabekammer ein Plunger aufgenommen, der durch die Feder elastisch vorgespannt ist und der derart angeordnet ist, daß er sich gegen den Federdruck bewegt, wenn der Hydraulikdruck in der Abgabekämmer steigt.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß die zunehmende Spannungs energie von der Feder bis zur Erreichung eines vorbestimmten Punktes gespeichert wird, an dem Mittel zur plötzlichen Freisetzung des hydraulischen Druckes vorgesehen sind, wodurch die Feder unter Druck ihre Energie freisetzen und die Flüssigkeit aus der Abgäbepumpe heraus der Atmosphäre zuführen kann. Die Erreichung dieses vorbestimmten Punktes wird durch Bewegung des fingerbetätigten Kolbens relativ zum Zylinder erreicht, wodurch die Abgabefolge an dem Punkt des maximalen hydraulischen Druckes ausgelöst wird.

Bei einer Äusführungsform der Erfindung sind die Mittel zur Freisetzung der Energie nach Bewegung des fingerbetätigten Kolbens von einer Auslaßöffnung der Abgabekammer bei Anschluß an die Atmosphäre gebildet.

Entsprechend einer bevorzugten Aus führung s form der Erfindung sind die fingerbetätigte Pumpe und die mit dem Plunger in Verbindung stehende Feder konzentrisch zueinander angeordnet; dabei steht der Zylinder der Pumpe mit dem Plunger über eine erste Reihe von Durchgängen, die zur

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Förderung von Flüssigkeit zum Plunger während eines Füllbetriebes bzw. -hubes dienen, und über eine zweite Reihe von Durchgängen und Kanälen angeschlossen, um einen Äbgabeauslaß für die unter Druck stehende Flüssigkeit aus der Abgabekammer über die hohle Stange des Kolbens zur Atmosphäre zu bilden. Bei dieser Aus führung s form sind die erste und die zweite Reihe der Durchgänge und Kanäle derart angeordnet, daß sie nacheinander, nicht jedoch gleichzeitig, während des aufeinanderfolgenden Füllens und Abgebens geöffnet sind.

In alternativer Ausbildung sind die Abgabekammer und die Pumpe parallel zueinander angeordnet; jedoch ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die eine oder die andere dieser möglichen Ausbildungen beschränkt ist.

Es wird des weiteren bevorzugt, daß die Quer Schnitts fläche des Kolbens kleiner ist als die des Plungers, wobei die Flächendifferenz für die hydraulische Verstärkung des von dem Fingerdruck stammenden Druckes auf einen höheren Druck sorgt, bei dem die Flüssigkeit abgegeben wird. Zweckmäßigerweise ist die Querschnittsfläche des Plungers mindestens zweimal so groß wie die Quer Schnitts fläche des Kolbens und normalerweise nicht größer als das Fünfundzwanzigfache der letztgenannten Fläche.

Zur beispielhaften Erläuterung der Bedeutung der hydraulischen Verstärkung wurde gezeigt, daß für ein aus einer Abgabepumpe als feiner Spray abzu-

. 2 gebendes flüssiges Produkt ein hydraulischer Druck von etwa 10 kg/cm benötigt wird. Somit wird für einen Plunger mit einer Querschnittsfläche von 1 cm eine Feder gleichen Querschnitts gewählt, die am "Energie freisetzungspunkt" gerade von einer aufgebrachten Kraft von 10 kg zusammengedrückt wird. Wenn die Quer Schnitts fläche des Kolbens derjenigen des Plungers entspricht, beträgt die zur Niederdrückung des Kolbens erforderliche Fingerkraft ebenfalls 10 kg, wobei keine hydraulische Verstärkung stattfindet. Wenn jedoch die Quer Schnitts fläche des Plungers

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viermal so groß ist wie diejenige des Kolbens, beträgt die zur Niederdrückung des Kolbens erforderliche Fingerkraft lediglich 2, 5 kg; die hydraulische Verstärkung beträgt in diesem Fall also das Vierfache.

Im folgenden wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die einen Schnitt durch eine dosierende Abgabepumpe gemäß der Erfindung zeigt.

Die Abgabepumpe besteht aus einem zylindrischen Außenkörper 10, der am einen Ende mittels einer durchbrochenen Platte 11 und am anderen Ende mittels eines Flansches 12 des Pumpenzylinders 13 verschlossen ist, der konzentrisch zum Außenkörper 10 angeordnet ist.

Ein fingerbetätigter Kolben 14 ist verschiebbar in einer Bohrung 15 im Pumpenzylinder 13 angeordnet und durchdringt die durchbrochene Platte 11. Der Kolben 14 ist am einen Ende hohl ausgebildet, wobei sich sein Abgabeauslaß 16 über radiale Kanäle 17 (von denen nur einer dargestellt ist) durch die Wand des Kolbens 14 öffnet.

Der Pumpenzylinder 13 umschließt des weiteren eine erste Feder 18 zwischen dem Anschlagende 19 des Kolbens 14 und einer durchbrochenen Scheibe 20. Diese Feder 18 drückt den Kolben in Richtung auf die durchbrochene Platte 11, so daß die Kolbenschulter 21 an der durchbrochenen Platte anschlägt bzw. anliegt. Die Scheibe 20 hält den Pumpenzylinder 13 separat von einer Rückschlagventileinheit 22.

Der Pumpenzylinder 13 ist mit ersten radialen Durchgängen 23 ausgestattet, die in einen ringförmigen Durchgang 24 zwischen, dem Außenkörper 10 und dem Pumpenzylinder 13 münden, welcher Durchgang 24 in eine Ringkammer 25 mündet. Die Durchgänge und die Ringkammer bilden die Abgabekammer. Die.Kammer 25 umgibt einen Ringplunger 26 mit Dichtringen 29,

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der von einer zweiten Feder 27 (die Feder zur Speicherung der Spannungsenergie) in Richtung auf den Ringdurchgang 24 gedrückt wird. Der untere Teil des Ringplungers 26, unterhalb der Dichtringe 29 gemäß Darstellung in der Zeichnung, ist lose in'der Kammer 25 eingesetzt bzw. geführt.

Der Pumpenzylinder 13 ist des weiteren mit zweiten radialen Durchgängen ausgestattet, die in die Kammer 25 und die Bohrung 15 des Pumpenzylinders 13 münden und Auslaßöffnungen von der Abgabekammer aus bilden.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche des Ringplungers 26 4,8 mal so groß wie diejenige des Kolbenendes

Zur "Verwendung wird die Pumpe an der Oberseite eines Flüssigkeitsbehälters derart angebracht, daß die Rückschlagventileinheit mit der Flüssigkeit in Berührung steht, gegebenenfalls über ein (nicht dargestelltes) Eintauchrohr.

Beim ersten Niederdrücken des Kolbens 14 wird die erste Feder 18 zusammengedrückt und die in der Bohrung 15 befindliche Luft über die ersten radialen Durchgänge 23, den Ringdurchgang 24 und vorbeilaufend am Plunger 26 der Atmosphäre zugeführt, wenn die radialen Kanäle 17 mit den zweiten radialen Durchgängen 28 in einer Linie liegen. Wenn der Kolben 14 freigegeben wird, wird Flüssigkeit durch die Rückschlagventileinheit 22 in die Bohrung 15 hochgezogen.

Beim zweiten Niederdrücken des Kolbens 14 wird die in der Bohrung 15 befindliche Flüssigkeit zusammengedrückt bzw. unter Druck gesetzt und damit gezwungen, über die ersten radialen Durchgänge 23 und den Ringdurchgang 24 zum Ringplunger 26 zu fließen. Die Druckerhöhung an der Flüssigkeit verschiebt den Ringplunger 26 nach oben gegen die zweite Feder 27, so daß die noch unter Druck stehende Flüssigkeit in die Abgabe-

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kammer fließt und Spannungsenergie in der zweiten Feder 27 gespeichert wird. Wenn der Druck noch weiter ansteigt, nimmt die Verschiebung des Ringplungers 26 zur Aufnahme der Flüssigkeit zu,, bis die radialen Kanäle mit den zweiten radialen Durchgängen 28 in einer Linie liegen, wodurch die gespeicherte Spannungsenergie freigesetzt wird, wonach die Flüssigkeit schnell an die Atmosphäre über den Abgabeauslaß 16 im Kolben 14 und einen (nicht dargestellten) ·Betätigungsknopf abgegeben wird.

Wenn die Flüssigkeit abgegeben wird, drückt die Entlastung bzw. Ausdehnung der zweiten Feder 27 den Plunger 26 gemäß Darstellung in der Zeichnung nach unten, und wird die Abgabekammer schließlich abgedichtet,, wenn der Fingerdruck an der Ventilstange aufhört; dabei kehrt die Ventilstange in ihre Ruhestellung unter Entlastung bzw. Ausdehnung der ersten Feder 18 und zur selben Zeit zurück, zu der die zweiten radialen Durchgänge 28 geschlossen werden. Gleichzeitig wird weitere Flüssigkeit in die Bohrung 15 über die Rückschlagventileinheit 22 eingezogen; hieran anschließend kann der Abgabe- und Füllungszyklus wiederholt werden.

Die erfindungsgemäße Abgabepumpe dient zur Verwendung zur Abgabe von Flüssigkeiten oder Gelen aus einer Speicherkammer, die eine Zuführung für die Flüssigkeit oder das Gel außerhalb der Pumpe bildet. Die Pumpe, die auch als Spender bezeichnet werden kann, kann daher beispielsweise auch in Hinblick auf eine Anordnung an einem von Hand gehaltenen Behälter gestaltet werden, dessen Größe und"Kapazität einer üblichen unter Druck stehenden Verpackung oder einem Aerosolbehälter entspricht. Es ist des weiteren ins Auge gefaßt, daß der Pumpenspender leicht und ■ schnell von einem Behälter entfernt werden kann, so daß ein Nachfüllbehälter angesetzt werden kann, wenn der Originalbehälter leer ist.

Die Flüssigkeit oder das Gel können als feines Partikelspray oder in irgendeiner anderen Form abgegeben werden, in der das Produkt nicht

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fein verteilt ist, und zwar in Abhängigkeit von der Art des Betätigungsknopfes, der am Pumpenspender vorgesehen ist.

Es ist bemerkenswert, daß das Fehlen eines verflüssigten Treibgases in Verbindung mit der abzugebenden Flüssigkeit bzw. dem abzugebenden Gel ein größeres Abgabegewicht des Produktes während einer gegebenen Zeit ermöglicht. Beispielsweise kann ein übliches Aerosol-Haarspray mit etwa 60 Gewichtsprozent Treibgas während einer Periode von drei Sekunden als feines Spray etwa drei Gramm des Produktes auf das Haar des Benutzers abgeben, wobei etwa zwei Gramm hiervon Treibgas sind. Vergleichsweise kann eine erfindungsgemäße Abgabepumpe in Abwesenheit eines Treibgases mit gleicher Wirksamkeit etwa ein Gramm des Produktes in der Form eines fein verteilten Flüssigkeitssprays in einem etwa 0, 5 Sekunden dauernden Strahl abgeben.

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Claims

2. Dezember 1974

E !.RS.

1. Abgabepumpe für Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine fingerbetätigte Pumpe mit einem Kolben (14) und einem Zylinder (13), durch ein Ventil (22) zur Zuführung der Flüssigkeit von einer Speicherkammer aus zur Abgabepumpe beim Betrieb der fingerbetätigten Pumpe während eines Füllhubes, durch eine Abgabekammer (25), die die aus der Speicherkammer zugeführte Flüssigkeit aufzunehmen in der Lage ist, welche Flüssigkeit beim Betrieb der fingerbetätigten Pumpe während eines Abgabehubes einer Druckerhöhung ausgesetzt ist, durch eine Feder (27) zur Speicherung der von dem hydraulischen Druck in d«r Abgabekammer (25) stammenden Spannungsenergie, durch Mittel zur Freisetzung der Energie ausschließlich nach der Bewegung des Kolbens (14) um eine vorbestimmte Strecke relativ zum Zylinder (13) und durch Abgabemittel (16), durch die die Flüssigkeit bei Freisetzung der Energie abgegeben werden kann.

2. Abgabepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil

ein Einwege-Kugelventil (Rückschlagventil) (22) ist.

3. Abgabepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß. in der Äbgabekammer (25) ein Plunger (26) aufgenommen ist, der durch die Feder (27) zur Speicherung der Spannungsenergie elastisch vorgespannt ist.

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4. Abgabepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Kolbens (14) kleiner als die des Plungers (26) ist, wobei die Flächendifferenz für die hydraulische Verstärkung des von dem Finger stammenden Druckes auf einen höheren Druck sorgt, bei dem die Flüssigkeit abgegeben wird.

5. Abgabepumpe nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Freisetzung der Energie in einer Auslaßöffnung (28) der Abgabekammer (25) bei Anschluß an die Atmosphäre bestehen.

6. Abgabepumpe nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fing erbetätigte Pumpe und die Feder (27) zur Speicherung der Spannungsenergie konzentrisch zueinander angeordnet sind.

7. Abgabepumpe nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgabeauslaß (16) von der hohlen Stange des Kolbens (14) gebildet ist.