DE2615982C2

DE2615982C2 - Zerstäuberpumpe

Info

Publication number: DE2615982C2
Application number: DE2615982A
Authority: DE
Inventors: Walter F. West Covina Calif. Anderson
Original assignee: Diamond International Corp., 10017 New York, N.Y.
Current assignee: Silgan Dispensing Systems Corp
Priority date: 1975-11-19
Filing date: 1976-04-12
Publication date: 1983-07-14
Also published as: FR2332068B1; LU74682A1; BE840639A; US4051983B1; JPS5514710B2; DK157676A; NL7604226A; CA1054581A; NL165077C; NL165077B; DK140789C; JPS5262719A; IT1065640B; US4051983A; IE42539B1; GB1478833A; IE42539L; DE2615982A1; AU1248476A; DK140789B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberpumpe gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine solche Zerstäuberpumpe ist aus der DE-AS 12 90 043 bekannt

Ein Nachteil dieser bekannten Zerstäuberpumpe -> besteht darin, daß sich Schwierigkeiten bezüglich der Füllung der Pumpenkammer mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit ergeben. Dies bedeutet, daß viele Kolbenhübe erforderlich sind, bis in der Pumpenkammer eine £ür eine zufriedenstellende Zerstäubung ausreichende Flüssigkeitsmenge enthalten ist. Der Grund für diese Füllungsschwierigkeiten liegt darin, daß die ursprünglich in der Pumpenkammer befindliche Luft beim Abwärtshub der Kolben lediglich elastisch zusammengepreßt wird, so daß der erforderliche Druck zum Anheben des Abgabeventils nicht bzw. nur kurzzeitig erreicht wird. Bei jedem Aufwärtshub der Kolben expandiert dann die eingeschlossene Luft wieder, mit der Folge, daß wenig oder gar keine Flüssigkeit in die Pumpenkammer gesaugt wird. Die Anbringung einfaeher Entlüftungsbohrungen würde zwar den Füllgrad erhöhen, andererseits jedoch die Gefahr einer dauernden Leckage der Zerstäuberpumpe zur Folge haben.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Zerstäuberpumpe der erwähnten Bauart so zu verbessern, daß die Inbetriebnahme erleichtert wird, ohne daß dabei ein Leck in Kauf genommen werden muß, Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs angegeben.

Gemäß der Erfindung wird also der untere Kolben mit dem kleineren Durchmesser so ausgebildet, daß er während des Füllbetriebs kurzzeitig einen kleinen l.uftentweichungskanal zwischen Kolben und Zylinder freigibt. Dabei wird ein wesentlicher Teil der in der Pumpenkammer befindlichen Luft in das Flüssigkeitsgefäß geleitet, womit beim nachfolgenden Saughub die Pumpenkammersich mit Flüssigkeit füllen kann.

Nun war es aus der DE-OS 23 13 755 bereits bekannt, bei Zerstäuberpumpen mit mechanisch gesteuertem Flüssigkeitsabgabeventil einen Kolbenfinger vorzusehen, der am Ende jedes Abwärtshubes des Kolbens ein Rückschlagventil öffnet, welches die im Pumpenzylinder enthaltene Luft über das Tauchrohr in den Flüssigkeitsbehälter entspannt Dieser bei jedem Abwärtshub des Kolbens während des Zerstäubungsbetriebs erfolgende Entspannungsvorgang dient dazu, die Abgabe von Flüssigkeit zu unterbrechen, wenn der Druck für eiwe ausreichende Zerstäubung nicht mehr genügt Eine solche Unterbrechung der Flüssigkeitsabgabe ist bei der Pumpe nach der Erfindung nicht erforderlich, weil diese ja ein druckabhängiges Abgabevennil aufweist, das bei Unterschreiten eines vorgegebenen Drucks selbsttätig schließt Die Zeichnungen zeigen

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Pumpe, wobei sich die Kolben in ihrer oberen Stellung befinden;

F i g. 2 eine Darstellung wie F i g. ί mit vollkommen niedergedrücktem Kolben am Ende des Arbeitshubes;

F i g. 3 in starker Vergrößerung einen Ausschnitt aus dem Pumpenkammerbereich mit geringerem Durchmesser, radial auswärts gesehen;

F i g. 4 einen Schnitt nach 4-4 von F i g. 3;

F i g. 5 eine Darstellung nach der Schnittlinie 5-5 von Fig. 3.

Die in den F i g. 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 Behälterverschluß mit Gewindekuppe 15 gehalten.

Es sei noch vermerkt, daß die Verschlußkappe 15 im vorliegenden Beispiel eine mittlere Erhebung 16 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

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

Der Sprühkopf besitzt einen abwärts verlaufenden zylindrischen Mantel 25, der bei seiner Auf- und Abbewegung frei in eine ringförmige Vertiefung 26 zwischen im wesentlichen vertikalen Ringwänden 27 und 28 uuf der Verschlußkappe eintaucht Über die

gesamte Pumpenanordnung ist eine Abschluß-Schutzkappe 29 gesteckt, die entweder durch Reibung oder eine Schnappverrastung an der Außenwand 28 gehalten wird.

Die hohle Kolbenstange 19 bildet einen Abgabekanal 19a, in dem ein Ventilsitz ausgebildet ist, der eine Abgabeöffnung 30 darstellt Die Öffnung wird normalerweise von einem Abgabeventil 31 geschlossen gehalten, das am Kolben 14 mit kleinerem Durchmesser sitzt und innerhalb der hohlen Kolbenstange 13 axial ι ο 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 Schließlage gedrückt. Wenn jedoch der Druck im Gehäuse 10 zwischen den Kolben 12 und 14 die Kraft der Schraubenfeder Obersteigt, kann das Ventil 31 von seinem Sitz abgehoben werden. Die zwei Kolben und der Teil des zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Gehäuses 10, der sich zwischen diesen beiden Kolben befindet, bilden eine in ihrem Volumen veränderbare Pumpenkammer 33.

Der Kolben 14 nr.il kleinerem Durchmesser trägt eine nach unten weisende und dorthin offene, rohrformige Verlängerung 34, in die die Flüssigkeit eindringen kann, die in den unteren Teil des Zylinders 13 mit kleinerem Durchmesser über ein Tauchrohr 35, das am unteren Ende des Pumpenzylinders sitzt und diesen stets mit der im Behälter befindlichen Flüssigkeit in Verbindung hält, hereingekommen ist. jo

Am oberen Ende wird der Austritt des Kanals 36 im kleinen Kolben 14 mit Hilfe eines Kugelrückschlagventils 37 gesteuert, das einen Rückstrom von Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 33 in den Behälter verhindert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil r> 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 Pumpenkammer 33 strömen kann, von wo aus sie dann nach oben durch das Ventil 31 in den 4i> Kolbenstangenkanal 19a, durch die Ventilöffnung 30 und weiter nach außen gelangt

Der Ventilkäfig ist ein zum Abgabeventil gehörender Bestandteil, der getrennt vom kleineren Ko'ben 14 hergestellt dann aber über da? obere Ende des -r· kleineren Kolbens gesteckt und auf diesem befestigt wird, wie es die F i g. 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 41 «> dieser beiden Kolben zueinander entgegengesetzt gerichtet Mit anderen Wor»en, die elastische Kolbenmanschette 40 des oberen Kolbens weist mit ihrer freien Kante nach unten, während die elastische Kolbenmanschette 41 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 Fi g. 1 und 2 auch diese Pumpe mit einer ventilgesteuerten Belüftung 42 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 Zwischenspalt zwischen der hohlen Kolbenstange 19 und dem Führungskragen 18 in den Zylinder 11 oberhalb des Hauptkolbens eintreten, kann das 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 sich schräg abwärts und auswärts öffnenden Abschnitt am Unterrand des Kragens 18 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 Abgabeven til 31 infolge des nach oben wir¹ enden Druckes der Feder 32, die am unteren Kolben 14 ansteht in geschlossener Stellung. Mit weiter fortschreitender Bewegung jedoch wird aufgrund des Obergangs von Flüssigkeit aus dem oberen 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 Flüssigkeitshhalt in der Pumpenkammer 33 einen Druck ausübt der gleich der Gegenkraft der Feder 32 ist so daß im Anschluß daran der untere Kolben 14 dann sich schneller 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 durch die Fnder wieder geschlossen, so daß es nicht möglich ist, daß Flüssigkeit mit einem unter einer gewissen Grenze liegenlen Druck abgegeben wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abwärtsverschiebung des unteren Kolbens dadurch begrenzt, daß die hohle Kolbenverlängerung 34 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 Ober 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. Während der Betrieb einer bereits gefüllten Put ,pe ohne weiteres abläuft, haben sich Schwierigkeiten dann eingestellt, wenn die Pumpenkammer ein vergleichsweise großes Volumen hat und damit zu Beginn ein verhältnismäßig großes Luftvolumen darin eingeschlossen ist, das beseitigt und durch Flüssigkeit ersetzt werden muß. Diese Schwierigkeit hat ihren Grund Jarin, 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 einem 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 dieses Luftvolumen beim nachfolgenden Saughub 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 i4 in seinem Bereich einwärts biegt, wenn der Kolben nahe dem untersten Punkt 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.

Der Vorsprung 45 ist deutlicher in den F i g. 3, 4 und 5 erkennbar, wo insbesondere in Fig.4 die rampenartig abwärts-einwärts zum Kolben hin gerichtete Fläche 46 erkennbar ist, die die Kolbenmanschette 41 in der in Fig.5 angedeuteten Weise in einem sehr kleinen Bereich des Zylinderumfanges ausbiegt. Wenn also die Kolbenmanschette 41 (Fig. 5) von dem Vorsprung 45

■> eingebogen 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 Vorsprungs.

ίο Zum Anpumpen wird mit dem Finger der Abgabe kopf niedergedrückt, wodurch beide Kolben gegen die

» Rückstellfeder 32 abwärts gedrückt werden. Während dieser Kolbenbewcgung verschließt der Druck der Luft in der Pumpenk.immer 33 das Einlaßventil 37. Das

i) Abgabeventil 31 bleibt ebenfalls während des gesamten Abwärtshubes geschlossen, wofür die Feder 32 sorgt, es sei denn, die in der Pumpenkammer 33 komprimierte Luft ist durch das Hineindrücken des oberen Kolbens 12 in diese in ausreichendem Maße komprimiert, um das

:ii Abgabeventil gegen die Kraft der Rückstellfeder 32 aufzudrücken. Wird jedoch keine hinreichende Luftkompression erreicht, mn das Abgabeventil 31 /u öffnen, was häufig dann auftritt, wenn die Pumpenkammern großvolumig sind, dann wird die eingeschlossene

-'i Luft aus der Pumpenkammer 33 durch den Anpump-Ventilkanal 48 der Erfindung 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Zerstäuberpumpe mit einem Paar übereinander angeordneter und zueinander ausgerichteter Kolben, von denen der obere einen größeren und der untere einen kleineren Durchmesser hat und die in Abschnitten mit entsprechend unterschiedlichen Durchmessern eines gemeinsamen Pumpenzylinders arbeiten, in dessen unteres Ende unmittelbar und offen ein in den Behälter für die zu zerstäubende ι ο Flüssigkeit hineinreichendes Tauchrohr mündet, wobei sich durch die beiden Kolben ventilgesteuerte Durchströmwege mit einem auf einem mittigen Kanal des unteren Kolbens sitzenden Saugventil und einem druckabhängig öffnenden Abgabeventil erstrecken, die nur einen Aufwärtsstrom der Flüssigkeit durch die Pumpenkammer zulassen, und wobei sich durch im wesentlichen gleichphasigen Hub der Kolben das Volumen der Pumpenkammer zwischen den Kolben ändert, dadurch gekennzeichnet, sich auf der Zylinderinnenwand des unteren Zylindeta&schnitts (13) ein örtlich begrenzter Vorsprung (45) in Gestalt einer Kampe mit abwärts-einwärts geneigter Oberfläche (46) an einer Stelle erhebt, an welcher der untere Kolben (14) nahezu sein unteres Hubende erreicht hat, um den Kolben (14) an einem Umfangsabschnitt elastisch zu verformen, wodurch beißi Füllbetrieb in der Pumpenkammer (33) eingeschlossene Luft in den unteren Zylinderabschnitt (13) unterhalb des unteren Kolbens (14) und durch das Tauchrohr (35) in den Behälter entweicht.