DE2615982A1

DE2615982A1 - Spruehpumpe

Info

Publication number: DE2615982A1
Application number: DE19762615982
Authority: DE
Inventors: Walter F Anderson
Original assignee: Diamond International Corp
Current assignee: Silgan Dispensing Systems Corp
Priority date: 1975-11-19
Filing date: 1976-04-12
Publication date: 1977-06-02
Also published as: IE42539B1; NL165077C; DE2615982C2; FR2332068A1; DK140789C; US4051983A; DK157676A; LU74682A1; FR2332068B1; US4051983B1; NL7604226A; IE42539L; JPS5514710B2; JPS5262719A; IT1065640B; GB1478833A; NL165077B; AU1248476A; BE840639A; DK140789B

Description

DIPL.-iNG.. ^LAUL BEHiM
DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE 6 TEL (089) 22 25 30 - 29 51 92

12. April 1976

Unser Zeichen: A 9W Ml./ib

Firma DIAMOND INTERNATIONAL CORPORATION, 733 Third Avenue, New York, New York, USA

Sprühpumpe

Die Erfindung betrifft eine Sprühpumpe. In Pumpen dieser Art ist die Pumpenkammer an ihrem inneren oder unteren Ende mit einem Teil mit verringertem Durchmesser ausgestattet zur Aufnahme eines Steuerkolbens, gegen den die Rückstellfeder eine nach oben gerichtete Kraft ausübt, so daß ein Abgabeventil, das sich am Steuerkolben befindet, gegen seinen Sitz gedrückt wird, in welchem es einen Abgabekanal verschließt, der durch den Hauptpumpenkolben hindurch verläuft, der hin- und herbewegbar in den Abschnitt der Pumpenkammer mit größerem Durchmesser eingesetzt ist. Neben der Funktion, daß das Abgabeventil auf seinen Sitz gedrückt wird,reicht die Kraft der Rückstellfeder, die durch den Steuerkolben und das Agabeventil übertragen wird, dazu aus, beide Kolben im Saughub hochzuschieben, der jedem von Hand durchgeführten Kompressionshub folgt. Der obere und der untere Kolben bilden somit die entgegengesetzten Enden einer Pumpenkammer mit zwei Durchmessern, deren Volumen durch die praktisch gemeinsame Bewegung der Kolben ver&n-

Bankhaus Merck. Finck & Co.. München. Nr. 25464 I Bankhaus H. Aufhäuser, München. Nr. 261300 Postscheck: München 20904-800 Telegrammadresse: Patentsenior

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dert wird, während ein kleiner Betrag von Relativbewegung zwischen den Kolben, der sich aufgrund von Druckänderungen in der Pumpenkammer ergibt, das Öffnen und Schließen des Abgabeventils bewirkt.

Der Abgabekanal endet in üblicher Weise an einer Sprühdüse, die es erforderlich macht, daß die aus ihr abgesprühte Flüssigkeit einen oberhalb eines bestimmten Wertes liegenden Druck hat, damit ein gutes Sprühbild entsteht. Dieser Druck wird durch die Kraft der Feder hervorgerufen, die das Abgabeventil geschlossen hält, außer wenn der Druck der Flüssigkeit in der Pumpenkammer, der auf den Steuerkolben einwirkt, die Kraft der Feder übersteigt, die zum Anpressen des Kolbens an seinen Sitz benötigt wird.

Es haben sich jedoch Schwierigkeiten eingestellt, den Pumpbetrieb in Gang zu bringen, besonders wenn die Pumpenkammer ein verhältnismäßig großes Volumen hat, da die Anfangs in der Kammer anwesende Luft während des Abwärtshubes lediglich zusammengedrückt wird, ohne daß ein hinreichend großer Druck aufgebaut wird, der den Kolben und seinen Steuerkolben relativ zueinander bewegen könnte, um damit ein öffnen des Abgabeventils im Kolben zu erzielen. Bei jedem Aufwärtshub des Kolbens döhnt sich die eingeschlossene Luft nur wieder aus, so daß nur sehr wenig oder gar keine Luft in die Pumpenkammer eingesaugt wird. Deshalb wird eine unerträglich große Zahl von Pumpenhüben nötig, um die Pumpe in Gang zu bekommen.

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Es wurde versucht, diese Schwierigkeit dadurch zu beseitigen, daß nahe dem unteren Ende der Pumpenkammer eine Nut oder ein Kanal vorgesehen wurde, durch den ein Teil der eingeschlossenen Luft nach oben um den Pumpenkolben herum und dann in die Umgebung entweichen kann. Dies führt jedoch zu unerwünschtem Leck der auszupumpenden Flüssigkeit nach oben über denselben Weg, nachdem die Pumpe dann ihren gewöhnlichen Betrieb aufgenommen hat.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das Anlassen einer derartigen Pumpe zu erleichtern, ohne daß dabei ein Leck in Kauf genommen werdei muß oder sonstige Schwierigkeiten.

Die Erfindung besteht deshalb darin, daß der untere Kolben und sein Zylinder so angeordnet werden, daß sie ein normalerweise geschlossenes Anlaßventil bilden, das an einem bestimmten Punkt während des Hubs des unteren Kolbens betätigt wird, um ein Rückströmen eingeschlossener Luft aus der Pumpenkammer in den Flüssigkeitsbehälter, auf den die Pumpe aufgesetzt ist, zu ermöglichen, so daß auf diese Weise die eingeschlossene Luft in den Behälter abströmen und durch Flüssigkeit aus dem Behälter ersetzt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Zwecke ihrer Erläuterung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt in Achsrichtung durch die Pumpe in der obersten Stellung des Kolbens;

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Pig. 2: eine praktisch gleiche Darstellung wie Fig. 1 mit allerdings vollkommen niedergedrücktem Kolben am

Ende des Arbeitshubes;
Fig. 3: in starker Vergrößerung einen Ausschnitt aus dem dem Pumpenkammerbereich mit geringerem Durchmesser,

radial auswärts gesehen;
Fig. 4: den Schnitt 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5: die Darstellung nach Schnittlinie 5-5 in Fig. 3·

Die in den Fig. 1 und 2 in ihren Einzelheiten dargestellte Zerstäuberpumpe weist ein Pumpengehäuse 10 auf, in dem sich ein oberer Zylinder mit großem Durchmesser 11 befindet, in den ein Pumpenkolben 12 mit relativ großem Durchmesser auf- und abbewegbar eingesetzt ist, sowie ein Pumpenzylinder 13 mit kleinerem Durchmesser, in dem sich ein Pumpenkolben 14 mit entsprechend kleinerem Durchmesser auf- und abbewegen kann. Das Gehäuse 10, das an seinem oberen Ende offen ist, wird durch einen gewöhnlichen Behälter-verschluß mit Gewindekappe 15 gehalten. Die Kappe 15 dient dazu, das Pumpengehäuse im Inneren eines Behälters festzuhalten, um daraus den flüssigen Inhalt herauspumpen zu können.

Es sei noch vermerkt, daß die Verschlußkappe 15 im vorliegenden Beispiel eine mittlere Erhebung l6 aufweist und darin eine ringförmige, sich nach unten öffnende Ringkammer oder Ausnehmung 17 enthält, in die das obere halsförmige Ende des Gehäuses 10 hineinragt, so daß es darin befestigt ist aufgrund einer Schnappverrastung, die die Kappe mit dem Gehäuse fest verbindet.

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Die Mitte der Kappe besitzt außerdem eine zentrale Öffnung, die durch einen abwärts gerichteten Kragen 18 gebildet wird, durch den eine hohle Kolbenstange 19 vom großen Hauptkolben 12 hindurchgeführt ist.

Am oberen Ende der Kolbenstange ist ein gewöhnlicher Abgabesprühkopf 20 mit Sprühöffnung 21 fest aufgesetzt, und diese Sprühöffnung ist über entsprechende Kanäle 22, 23 mit dem die Kolbenstange 19 längs durchziehenden Hohlraum 19a verbunden, so daß auf diesem Wege der flüssige Inhalt des Behälters in scheinversprühter Form nach außen gelangt. Die äußere Gestalt und die Oberfläche 24 des Sprühkopfes ist für eine Auflage der Finger ausgestaltet, um so der Kolbenanordnung eine Auf- und Abbewegung erteilen zu können.

Der Sprühkopf besitzt einen abwärts verlaufenden zylindrischen Mantel 25, der frei bei seiner Auf- und Abbewegung in eine ringförmige Vertiefung 26 zwischen im wesentlichen vertikalen Ringwänden 27 und 28 auf der Verschlußkappe eintaucht. Über die gesamte Pumpenanordnung ist eine Abschluß-Schutzkappe gesteckt, die entweder durch Reibung oder eine Schnappverrastung an der Außenwand 28 gehalten wird.

Der hohle Kolben 19 bildet einen Abgabekanal 19a, in dem ein Ventilsitz ausgebildet ist, das eine Abgabeöffnung 30 darstellt. Die Öffnung 30 wird normalerweise von einem Abgabeventil 31 geschlossen gehalten, das am Kolben Ik mit kleinerem

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Durchmesser sitzt und innerhalb der hohlen Kolbenstange 13 axial beweglich ist; das Abgabeventil 31 wird normalerweise durch die Federkraft einer zwischen den unteren Kolben 14 und das Bodenende des Zylinderabschnittes 13 mit kleinerem Durchmesser eingespannten Schraubenfeder 32 in Sdiließlage gedrückt. Wenn jedoch der Druck im Gehäuse 10 zwischen den Kolben 12 und l4 die Kraft der Schraubenfeder übersteigt, kann das Ventil 31 vor/seinem Sitz abgehoben werden. Die zwei Kolben und der Teil des zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Gehäuses 10, der sich zwischen diesen beiden Kolben befindet, bildet eine in ihrem Volumen veränderbare Pumpenkammer 33.

Der Kolben 14 mit kleinerem Durchmesser trägt eine nach unten weisende und dorthin offene, rohrförmige Verlängerung Jk, in die die Flüssigkeit, die in den unteren Teil der Pumpe 13 mit kleinerem Durchmesser hereingekommen ist über ein gewöhnliches Tauchrohr 35> das am unteren Ende des Pumpenzylinders sitzt und diesen stets mit der im Behälter befindlichen Flüssigkeit in Verbindung hält, eindringen kann.

Am oberen Ende wird der Austritt des Kanals J>6 im kleinen Kolben 14 mit Hilfe eines Kugelrückschlagventils 36 gesteuert, das einen Rückstrom von Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 33 in den Behälter verhindert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 37 innerhalb eines Käfigs 38 eingeschlossen, der von einer oder mehreren öffnungen 39 durchbrochen ist, durch die die Flüssigkeit aus dem Kanal 36 in die umgebende Pumpen-

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kammer 33 strömen kann, von wo aus sie dann nach oben durch das Ventil 31 in den Kolbenstangenkanal 19a durch die Ventilöffnung 30 und weiter nach außen gelangt.

Der Ventilkäfig ist ein zum Abgabeventil gehörender Bestandteil, der getrennt vom kleineren Kolben 14 hergestellt, dann aber über das obere Ende des kleineren Kolbens gesteckt und auf diesem befestigt wird, wie es die Fig. 1 zeigt. Da die abzugebende Flüssigkeit in der Pumpenkammer 33 zwischen dem großen und dem kleinen Kolben unter Druck gesetzt werden soll, sind die Kolbenmanschetten 40 und 4l dieser beiden Kolben üblicherweise zueinander entgegengesetzt gerichtet. Mit anderen Worten, die elastische Kolbenmanschette 40 des oberen Kolbens weist mit ihrer freien Kante nach unten, während die elastische Kolbenmanschette 4l des kleinen unteren Kolbens 14 eine nach oben gerichtete freie Kante hat, so daß in bekannter Weise die unter Druck stehende Flüssigkeit diese beiden Kolbenmanschetten in der Pumpenkammer radial auswärts drückt und damit die Abdichtung zu den Zylinderwänden herstellt.

Wie üblich bei derartigen Abgabepumpen ist gemäß Fig. lund 2 auch diese Pumpe mit einer ventilgesteuerten Belüftung ausgestattet, die einen Druckausgleich zwischen dem Behälterinnern und der Außenluft beim Pumpen herstellt, während diese Verbindung nach außen in Ruhestellung der Pumpe oder während der Lagerung unterbrochen ist, damit weder Inhalt auslaufen noch sonstwie verloren gehen kann. Wenn also der Hauptkolben 12 niedergedrückt wird, dann kann Luft von außen durch den Zwischen-

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spalt zwischen der hohlen Kolbenstange 19 und dem Führungskragen lB in den Zylinder 11 oberhalb des Hauptkolbens eintreten, kann dann durch einen Durchtrittsweg 42 am oberen Rand der Pumpenkammer übertreten und somit abwärts in den Behälter gelangen.

Befindet sich der Hauptkolben 12 in seiner obersten Lage, dann ist diese Verbindung durch eine Ringschulter 43 unterbrochen, die sich gegen einen schräg abwärts und auswärts sich öffnenden Abschnitt am Unterrand des Kragens 1? dichtend anlegt.

Nach der Inbetriebnahme der Pumpe und nachdem sie angesaugt hat, arbeitet sie in an sich bekannter Weise. Angenommen, die Pumpenkammer 33 ist wenigstens zu einem Teil mit auszupumpender Flüssigkeit angefüllt zusammen mit einem Rest von Luft Und/ oder Dampf dieser Flüssigkeit, dann bewirkt ein Druck auf den Kopf 20, daß sich der obere Kolben 12 zum Arbeitshub abwärts zu verschieben beginnt. Im Anfangsbereich dieses Abwärtshubes bleibt das Abgabeventil 31 in geschlossener Stellung infolge des nach oben wirkenden Druckes der Feder 32, die am unteren Kolben 14 ansteht. Mit weiter fortschreitender Bewegung jedoch wird aufgrund des Übergangs von Flüssigkeit aus dem oberen Zylinder 11 mit größerem Durchmesser in den kleineren unteren Zylinder 13 die eingeschlossene Restluft und/oder der Dampf in der Pumpenkammer 33 zunehmend komprimiert. An einem Punkt während des Abwärtshubes ist dann der erreichte Kompressionsgrad so groß, daß die eingeschlossene Luft zusammen mit dem Flüssigkeitsinhalt in der Pumpenkammer 32 einen Druck ausübt, der

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gleich der Gegenkraft der Feder 32 ist, so daß im Anschluß daran der untere Kolben 14 dann schneller sich abwärts bewegt als der obere Kolben. Dadurch wird das Abgabeventil 31 frei und bleibt solange offen, wie der Druckunterschied aufrechterhalten bleibt, während welcher Zeit die Flüssigkeit durch den Abgabekanal 19a und die Sprühdüse abgegeben wird. Wenn der Druck absinkt, wird dann das Abgabeventil automatisch durch die Feder 32 wieder geschlossen, so daß es nicht möglich ist, daß Flüssigkeit mit einem unter einer gewissen Grenze liegenden Druck abgegeben wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abwärtsverschiebung des unteren. Kolbens dadurch begrenzt, daß die hohle Kolbenverlängerung J>k gegen den nach oben gerichteten Sockel 35a des Tauchrohres anläuft, so daß dann bei fortgesetztem Niederdrücken des oberen Kolbens das Abgabeventil 31 wieder mit Kraft geschlossen wird. Wird dann der Fingerdruck auf den Abgabekopf weggenommen, beginnen die Kolben ihren Aufwärtshub, den ihnen die in der Feder 32 gespeicherte Kraft vermittelt. Die Aufwärtsbewegung des Kolbens 12 und des Kolbens 14 erzeugt in der Pumpenkammer einen Unterdruck, wodurch Flüssigkeit über das Saugrohr 35 und den Kanal 36 im unteren Kolben in die Pumpenkammer eingesaugt wird, womit die Pumpe für den nächsten Abwärtshub bereitsteht.

Der so beschriebene Aufbau sowie die Arbeitsweise der Pumpe sind bekannt, muß jedoch zum Verständnis der Erfindung kurz dargelegt werden. Während nämlich der Betrieb einer bereits be-

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reiten Pumpe ohne weiteres abläuft, haben sich Schwierigkeiten insbesondere dann eingestellt, wenn die Pumpenkammer ein vergleichsweise großes Volumen hat und damit ein verhältnismäßig großes Luftvolumen zu Beginn darin eingeschlossen ist, das beseitigt und durch Flüssigkeit ersetzt werden muß. Diese Schwierigkeit hat ihren Grund darin, daß das verhältnismäßig große Luftvolumen in der Hauptpumpenkammer 33 zu Beginn des Anpumpens wegen seiner starken Kompressibilität nicht ausreichend Kraft zwischen den Kolben 12 und 14 auszuüben vermag, um das Ventil 31 von seinem Sitz abzuheben. Das Ventil bleibt also geschlossen und schließt damit auch die in der Pumpenkammer 33 befindliche Luft ein.

Gemäß der Erfindung sind der untere Pumpenzylinder 13 und sein Kolben 14 so ausgebildet und angeordnet, daß sie ein Anpumpventil darstellen , das an einem bestimmten Punkt des Kolbenhubs des unteren Kolbens in der Pumpenkammer eingeschlossene Luft in den Behälter hinein abgibt, auf dem die Pumpe sitzt, so daß ein wesentlicher Teil der in der Pumpenkammer befindlichen Luft schnell daraus entfernt und durch Flüssigkeit ersetzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Ventil wird durch einen kleinen, rampenförmigen Vorsprung 45 an der Innenwand des unteren Pumpenzylinders 13 gebildet, der so angeordnet ist, daß er den elastisch verformbaren Manschettenteil des unteren Kolbens 14 in seinem Bereich einwärts biegt, wenn der Kolben nahe dem urtersten Punkt

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seines Abwärtshubes ist, so daß dadurch in der Pumpenkammer 33 eingeschlossene Luft in den Zylinder 13 und von dort durch das Tauchrohr 35 in den Behälter entweichen kann. In dem Maße, in dem diese Luft dann einen Druck auf die Oberfläche der Flüssigkeit ausübt, wird das Hochdrängen der Flüssigkeit im Tauchrohr 35 und im Einlaßkanal während des nachfolgenden Aufwärts hubes des Kolbens unterstützt. Auf diese Weise wird das Anpumpen gefördert.

Der Vorsprung 45 ob deutlicher in den Fig. 3» 4 und 5 erkennbar, wo insbesondere in Fig. 4 die rampenartige seiner zum Kolben hin gerichteten Fläche 46 abwärts einwärts erkennbar ist, die die Kolbenmanschette 4l in der in Fig. 5 angedeuteten Weise in einem sehr kleinen Bereich des Zylinderumfanges ausbiegt, angrenzend an die beiden Seitenwände 47. Wenn also die Kolbenmanschette 4l (^ig. 5) von dem Vorsprung 45 gebogen wird, entstehen Luftausweichkanäle 48 von im wesentlichen dreieckiger Gestalt, die begrenzt werden von der Kolbenmanschette, der Innenwand des unteren Zylinders 13 und einer Seitenwand 47 des Vor- ^prungs.

Zum Anpumpen wird mit dem Finger der Abgabekopf niedergedrückt, wodurch beide Kolben gegen die Rückstellfeder 32 abwärts gedruckt werden. Während dieser Kolbenbewegung verschließt der Druck der Luft in den Zylindern das Einlaßventil 37. Das Abgabe-iventil 31 bleibt ebenfalls während des gesamten Abwärtshubes geschlossen, wofür die Feder 32 sorgt, es sei denn, die in der oberen Kammer komprimierte Luft ist durch das Hineindrücken in

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untere Kammer in ausreichendem Maße komprimiert, um das Abgabeventil gegen die Kraft der Rückstellfeder 32 aufzudrücken. Wird jedoch keine hinreichende Luftkompression erreicht, um das Abgabeventil 32 zu öffnen, was häufig dann auftritt, wenn die Pumpenkammern großvolumig sind, dann wird die eingeschlossene Luft aus der Pumpenkammer 33 durch den Anpump-Ventilkanal 4P der Erfindung in kleinen aber erheblichen Mengen am Ende des Abwärtshubes des Kolbens ausgelassen, so daß nur eine sehr kleine Anzahl von Pumpenhüben erforderlich ist, um die Pumpe in Betrieb zu setzen.

Der Vorsprung 45 kann auch durch eine in ähnlicher Weise angeordnete Nut in der Zylinderwand des unteren Zylinders ersetzt werden, die an der Kolbenmanschette einen Auslaßkanal bildet. Das Element 45 in der Fig. 3 kann auch als Darstellung einer derartigen Nut angesehen werden. Ein Nachteil einer Nut ist jedoch darin zu sehen, daß sie leichter durch die auszupumpende Flüssigkeit zugesetzt werden kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Sprühpumpe mit einem axial ausgerichteten Kolbenpaar, deren oberer, großer Kolben und unterer kleinerer Kolben in einer gemeinsamen Pumpenkammer mit zwei Abschnitten verschiedenen Durchmessers hin- und herbewegbar sind, während das untere Ende der Kammer mit einer Zuführleitung für die abzugebende Flüssigkeit in Verbindung steht und beide Kolben einen ventilgesteuerten Durch flußkanal aufweisen, der nur einen aufwärts

gerichteten Strom durch die Pumpenkammer ermöglicht, wobei zur Veränderung des zwischen den Kolben eingeschlossenen Pumpenkammervolumens die Kolben miteinander praktisch in Phase hin- und herbewegbar sind und der Kolben mit kleinem Durchmesser radial elastisch verformbar ist und normalerweise an der Innenwand der Pumpenkammer auf seinem gesamten Umfang dicht schließend anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenwand der Pumpenkammer (13) im Bereich des unteren Hubendes der Kolbenmanschette (^l) mit kleinem Durchmesser auf einem kleinen Umfangsbereich der Zylinderwand eine Durchmesseränderung mit sprunghaftem Übergang vorgesehen ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesseränderung mit sprunghaftem Übergang ein in die Pumpenkammer (33) mit kleinem Durchmesser hineinstehender, die

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Kolbenmanschette (41) einwärts biegender Vorsprung (45) ist.

"5. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (45) die Gestalt einer Rampe mit abwärts einwärts geneigter Oberfläche (46) hat.

4. Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine sich über einen gewissen \xialbereich erstreckende Nut in der Innenwand der Pumpenkammer mit kleinem Durchmesser im Bereich der Lage des dichtenden Kolbenrandes am Ende seines Abwärtshubes.

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