DE2903496C2 - - Google Patents
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- B05B11/01—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use characterised by the means producing the flow
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Description
Die Erfindung betrifft eine handbetätigte Sprühpumpe der im
Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.
Eine derartige Sprühpumpe ist aus der DE-OS 24 54 097 be
kannt. Um zu verhindern, daß die im Arbeitsraum einge
schlossene Luft das Arbeiten der Sprühpumpe bei deren Inbe
triebnahme behindert, sind bei dieser bekannten Sprühpumpe
Maßnahmen getroffen, um die im Arbeitsraum enthaltene kom
primierte Luft bei Inbetriebnahme der Pumpe am Ende des
Druckhubs des Kolbens ins Freie zu überführen. Der Druck
ausgleich mit dem Behälter erfolgt dabei über Kanäle, die im
Pumpenzylinder ausgebildet sind. Am Ende des Druckhubs läuft
der Pumpenkolben auf an der Innenwandung des Zylinders ange
ordnete Auflaufnocken auf, wodurch die Dichtlippe des
Kolbens teilweise radial einwärts gedrückt wird, so daß
komprimierte Luft ins Freie zu entweichen vermag. Bei der
bekannten Pumpe wird die komprimierte Luft bei Inbetrieb
nahme und die Belüftung des Behälters zusammen an der
Kolbenstange vorbei ins Freie geleitet. Dies kann zu Be
triebsstörungen führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Sprühpumpe der in Rede stehenden Art derart auszubilden, daß
bei großer Betriebssicherheit gute Selbstansaugeigenschaften
gewährleistet sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs.
Durch die erfindungemäße Verwendung einer mittels Auflauf
nocken gesteuerten Kolbendichtung, die von den Auflaufnocken
am Ende des Druckhubs von der Zylinderwand abgehoben wird,
ist gewährleistet, daß der Kolben der Zylinder-Kolben-Ein
heit stets einwandfrei geführt ist, und somit ein Verklemmen
des Kolbens wie beim Stand der Technik nicht stattfindet.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert werden; in dieser zeigt
Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Flasche mit auf
gesetzter erfindungsgemäßer Sprühpumpe,
Fig. 2 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab durch die
Sprühpumpe in Fig. 1, mit
in seiner Ruhelage befindlichem Pumpkolben,
Fig. 3 einen ähnlichen Längsschnitt, bei welchem der Pump
kolben teilweise niedergedrückt ist,
Fig. 4 einen entsprechenden Längsschnitt, bei welchem der
Pumpkolben ganz durchgedrückt ist,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Kolben einer Zylinder-Kolben-Einheit,
welche Bestandteil der Druckausgleichseinrichtung der Sprühpumpe in Fig. 1 ist,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Zylinder der Zylinder-Kolbeneinheit
und
Fig. 7 die Pump-Kolben-Baugruppe der Sprühpumpe in Fig. 1.
Die in Fig. 1 gezeigte Sprühpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 12, einem hin- und
herbewegbaren Pumpkolben 14, der teleskopartig in das Gehäuse 12 ein
drückbar ist und einen Sprühkopf 16 trägt, auf den man von oben
mit dem Finger drücken kann. Das wiederholte Eindrücken des
Pumpkolbens 14 in das Gehäuse 12 ruft eine Pumpwirkung und ein Abgeben
von Flüssigkeit aus der Sprühdüse 18 des Sprühkopfes 16 hervor.
Ein Steigrohr 20 ist am unteren Ende des Pumpengehäuses 12
befestigt und verbindet die Sprühpumpe mit der Flüssigkeit in einem
Behälter C, auf den die Pumpe aufgesetzt ist. All diese Teile
sind aus spritzgegossenem Plastikmaterial herge
stellt.
In Fig. 1 ist die Sprühpumpe unlösbar auf der Mündung
des Behälters befestigt und dort mit einem Metallring 22 ge
sichert. Das Pumpengehäuse 12 ist an einem mittleren Kragen 24
des Metallrings 22 durch Krimpen am Hals bei 25 gehaltert,
womit die Pumpe insgesamt
gehaltert ist.
Der Metallring 22 ist weiterhin mit einem nach
unten ragenden Rand 26 versehen, mit dessen Hilfe er in geeig
neter Weise am Rand der Behälteröffnung festgemacht werden kann,
beispielsweise durch Bördeln oder durch Aufschrauben, sofern er
mit entsprechenden Gewindegängen versehen ist.
Die Einzelheiten der Pumpenkonstruktion gehen aus den
Fig. 2 bis 4 hervor, aus denen man sieht, daß unterhalb des
mittleren Kragens 24 des Metallrings 22 ein Verschlußring 28
angeordnet ist, der in einer flanschartigen Verlängerung 30 am
oberen Ende des Gehäuses 12, die eine Art Sockel für den Ring
28 bildet, verankert ist. Der Ring ist am Gehäuse 12 durch die
Halseinschnürung 25 des Ringes 22 festgeklemmt und bildet einen
oberen Verschluß für das Pumpengehäuse. Der Pumpkolben 14 weist
einen Stempel 32 auf, der gleitbar in einer Mittenöffnung 34
des Ringes 28 geführt ist und axial über den Ring 22 so weit
hinaussteht, daß er für den Gebrauch von außen vollständig in
das Pumpengehäuse 12 eingedrückt werden kann. Der Pumpkolben 14
ist mit einem vergrößerten Kopf 36 versehen, der
integral mit dem Stempel 32 ausgebildet ist. Kopf
und Stempel sind hohl und bilden einen Flüssigkeitsauslaß
kanal 38, der aus dem Gehäuse 12 zum Sprühkopf 16 nach außen
führt. Der Mantel 40 des Kolbenkopfes 36 ist elastisch
und seine Außenfläche verläuft in
Richtung seiner freien Kante schräg nach außen, um an der
Innenwand 42 des Gehäuses während der Bewegung des Kolbenkopfes
dicht anzuliegen. Die Innenwand 42 umschließt einen
Arbeitsraum 44, der an seinem oberen Axialende vom Kolbenkopf 36 und dem Ring
28 und an seinem unteren Ende durch eine Endwand 46 verschlossen
ist. Diese Endwand 46 nimmt ein Nippel 48 auf, in welchen das
Steigrohr 20 fest eingesetzt ist. Dieser Nippel 48 weist einen
Einlaßkanal 50 auf, der das Steigrohr 20 mit dem Arbeitsraum 44
verbindet. In der Endwand 46 ist innerhalb des Arbeitsraums 44
ein Ventilsitz 52 ausgebildet, auf welchem ein Rückschlagventil
körper, beispielsweise eine Kugel 54, aufsitzt, die das Ein
strömen von Flüssigkeit aus dem Kanal 50 in den Arbeitsraum 44,
jodoch keinen Rückfluß erlaubt.
Dem Pumpkolben 14 ist ein von zwei Kräften beaufschlagtes
Steuerelement 56 zugeordnet mit einem unteren hohlen Zylinder
58 von etwas geringerem Durchmesser als der Kolbenkopf 36 des Pump
kolbens 14, so daß der Zylinder 58 lose im Mantel 40 des
Kolbenkopfes 36 sitzen kann. Vom Zylinder 58 erstreckt sich ein Schaft
60 nach oben, dessen Querschnitt ausreichend kleiner ist
als der Auslaßkanal 38 im Pumpkolben, um für die Flüssigkeits
strömung zwischen sich und der Wand des Pumpkolbens genügend
Raum zu lassen, damit die Flüssigkeit zum Sprühkopf 16 gelangen
kann. Am oberen Ende ist der Kanal 38 in dem Stempel 32 so ge
formt, daß er einen Ventilsitz 62 bildet. Die Länge des Schafts
60 ist so auf die Länge des Auslaßkanals 38 angepaßt, daß die
Spitze 64 des Schafts 60 auf dem Ventilsitz 62 aufsitzt, ohne
daß der Zylinder 58 auf dem Kolbenkopf 36 aufsitzt. Die Spitze
64 des Schafts 60 ist so geformt, daß sie als zum Ventilsitz 62
passender Ventilkörper dient und den Flüssigkeitsaustritt aus
dem Kanal 38 zum Sprühkopf 16 unterbindet, wenn das Steuer
element 56 sich in voll in den Pumpkolben eingeschobener Stel
lung befindet. Dieser Zustand ist in den Fig. 2 und 4 darge
stellt.
Der Zylinder 58 ist mit einer äußeren ringförmigen Schulter
66 versehen, an welcher sich eine den Zylinder 58 umgebende
Schraubendruckfeder 68 abstützt, die zwischen der Schulter
66 und einer ringförmigen Schulter 70 an einem Gegenstück 72
eingespannt ist, das in den Bodenbereich des Arbeitsraumes 44
eingesetzt ist und nachfolgend noch näher erläutert werden
soll. Der Schaft 60 wird auf diese Weise normalerweise
nach oben gedrückt, wodurch die als Ventilkörper arbeitende
Spitze 64 der Stange 60 gegen den Ventilsitz 62 und weiterhin
hierdurch der Pumpkolben 14 in die obere oder Ruhestellung
gedrückt wird. Beim Niederdrücken des Pumpkolbens 14 muß die
Kraft dieser Schraubenfeder 68 über das Steuerelement 56 über
wunden werden, das sich mit der entsprechenden Bewegung des
Pumpkolbens mitbewegt, aber auch in der Lage ist, eine unab
hängige axiale Bewegung auszuführen, die noch erläutert wird.
Das Gegenstück 70 ist hier als zweiteilige Baugruppe von im
wesentlichen zylindrischer Gestalt dargestellt, bestehend aus
einem Sockel 74 und einem Kolben 76 (siehe Fig. 5 und 6). Der
Kolben 76 ist in seinem Kopfbereich 78 so geformt, daß er ab
dichtend an der Innenwand des Zylinders 58 des Steuerelements
56 auf dem größten Teil von dessen Axialbewegung entlangstreicht.
Eine am Kolben 76 vorstehende Dichtlippe 79 stellt die geeignete Passung her. Ein
Belüftungskanal 80 erstreckt sich axial durch den Kolben 76 und
stellt die Verbindung zu weiteren Belüftungskanälen 82 und 83
im Sockel 74 her.
Der Sockel 74 wird vom unteren Ende des Arbeitsraums 44 aufgenommen
und stößt an die Endwand 46 an. Ein etwa in der Mitte des Sockels
74 verlaufender ringförmiger Flansch 84 an dessen Außenwand
bildet eine flüssigkeitsdichte Passung mit der umgebenden Seiten
wand des Arbeitsraums 44. Die Seitenwand des Sockels 74 weist
unterhalb des Flanschrings 84 eine Hinterschneidung 86 auf, so
daß in zusammengebautem Zustand der Sockel 74 mit dem ihn um
gebenden Arbeitsraum einen ringförmigen Kanal 90 ausbildet. Die
Belüftungskanäle 82 und 83 des Sockels 74 öffnen sich in
diesen ringförmigen Kanal 90. Weiterhin öffnet sich in diesen
ringförmigen Kanal eine Öffnung 92 im Gehäuse 12, wodurch es
möglich ist, eine Belüftungsverbindung zwischen dem Innenraum
des Zylinders 58 und der äußeren Umgebung des Pumpengehäuses
herzustellen.
Der obere Abschnitt des Sockels 74, in welchem eine Fassung 75
ausgebildet ist, weist einen gegenüber dem unteren Abschnitt
verringerten Durchmesser auf, so daß er in die Schraubenfeder
68 hineinragen kann und besagte Schulter 70 als Lager für das
untere Ende der Schraubenfeder 68 dient. Der Sockel 74
ist am unteren Ende ausgebohrt und bildet ein Gehäuse 94, das
lose die Kugel 54 aufnimmt, die den Ventilkörper für den
Ventilsitz 52 darstellt. Die Verbindung zwischen dem Käfig 94
und dem Arbeitsraum 44 wird über einen getrennten Kanal 96 her
gestellt, der über die Schulter 70 in den Arbeitsraum 44 führt.
In seiner Ruhestellung bildet der Pumpkolben 14 in der Öffnung
34 des Ringes 28 eine flüssigkeitsdichte Passung, was mit Hilfe
eines kegelstumpfförmig zulaufenden Abschnitts des
Pumpstempels 32 unmittelbar neben der Verbindung mit dem Kolbenkopf
36 erreicht wird. Zur Dichtung trägt weiterhin eine nachgiebige
Lippe 98 bei, die die Öffnung 34 an der Innenseite des Ringes
28 umgibt. Die Klemmwirkung zwischen der Lippe 98 und dem Pump
stempel 32 in der Ruhelage wird weiterhin durch eine kegel
stumpfförmige Ausnehmung 100 in der oberen ringförmigen Stirn
fläche des Kolbens 36 unterstützt, die bewirkt, daß die Lippe
98 zwischen dem Pumpstempel und der schräg zulaufenden Wand der
Ausnehmung 100 eingeklemmt wird.
Die Belüftung des Behälters C, der mit der Sprühpumpe versehen worden
ist, in solchen Momenten, in denen der Pumpkolben 14 nicht in
seiner Ruhelage ist, wird durch ein leichtes Spiel zwischen dem
Pumpstempel und der Lippe 98 und durch Belüftungskanäle 102 in
der flanschartigen Verlängerung 30 erreicht, die den oberen
Rand des Gehäuses 12 bildet. Diese Kanäle können auch durch
Scharten 31 in der Lippe des Flansches gebildet werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen den Pumpkolben 14 in einer Stel
lung kurz nach Beginn des Niederdrückens bzw. nach voll
ständigem Niederdrücken. Wie noch beschrieben wird, bewirkt
das Niederdrücken des Pumpkolbens zu Anfang, daß sich das
Steuerelement 56 axial mit dem Pumpkolben 14 nach unten be
wegt. Durch den sich aufbauenden Druck in der Pumpkammer
wirkt auf das Steuerelement 56 aber allmählich auch eine
Kraft in der der Federwirkung entgegengesetzten Richtung,
wodurch die Spitze 64 von dem Ventilsitz 62 abgehoben wird,
um den Auslaßkanal 38 zu öffnen, so daß die Flüssigkeit aus dem
Arbeitsraum 44 ausströmen kann. Wenn der Pumpkolben 14 voll
durchgedrückt ist, wie es Fig. 4 zeigt, oder wenn man das
Niederdrücken des Pumpkolbens aus anderem Grunde vorzeitig be
endet, dann bewirken die im Arbeitsraum herrschenden
Bedingungen, daß die Spitze 64 an dem Schaft 60 den Ventilsitz
62 wieder verschließt. In der Lage, die Fig. 4 zeigt, liegt
die Dichtlippe 79 des Kolbens 76 an Nocken 104 an, die an der Innen
seite des Zylinders 56 an seinem geschlossenen Ende ausgebildet
sind. Dies ruft eine radial nach innen gerichtete Verbiegung
der Dichtlippe 79 hervor, was die flüssigkeitsdichte Passung zwischen
diesen Bauteilen unterbricht und eine gedrosselte Verbindung
zwischen dem Arbeitsraum 44 und dem Mittenkanal 80 dem Kolben 76
schafft. Die beschriebene Anordnung bewirkt ein schnelleres
und wirksameres Ansaugen der Spritzpumpe.
Die Sprühpumpe arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Es
sei angenommen, daß die Pumpe auf die Öffnung eines geeigneten
Behälters aufgesetzt ist, der eine Flüssigkeit enthält, die
nach außen abzugeben ist. Es sei weiterhin angenommen, daß die
Spritzpumpe zuvor noch nicht in Betrieb war und noch keine Flüssig
keit angesaugt hat, d. h. leer ist. Die Flüssigkeit steigt im
Ansaugrohr 20 daher nur bis zu einem bestimmten Pegel hoch, der
niedriger liegt als der Flüssigkeitsspiegel im Behälter.
Alle Kanäle im Pumpengehäuse, Pumpkolben und Sprühkopf sind
zu diesem Zeitpunkt mit Luft gefüllt.
Wenn der Benutzer dann den Pumpkolben 14 niederdrückt,
bewegen sich der Kolbenkopf 36 und das Steuerelement 56 gleich
zeitig im Arbeitsraum 44 nach unten. Die im Zylinder 58 des
Steuerelements 56 eingeschlossene Luft wird durch den Kolben
76, die Kanäle 82, 83 und 90 und die Öffnung 92 in den Behälter C
gedrückt. Dies kann zwar einen gewissen Druckanstieg im Behälter
C zur Folge haben, der die Flüssigkeitssäule im Steigrohr 20
länger macht, da jedoch in anderen Stellungen, in denen sich
der Pumpkolben nicht in seiner Ruhelage befindet, eine Be
lüftung des Behälters stattfindet, ist dieses erstmalige Ein
blasen von Luft in den Behälter nicht geeignet, die Flüssig
keitssäule bis in die Pumpe hinein anzuheben. Auf jeden Fall
steigt die Flüssigkeitssäule nicht so weit hoch, daß sie die
Kugel 54 vom Ventilsitz 52 abhebt, weil die Kugel unter dem
Einfluß des in der Kammer 44 beim Niederdrücken des Kolbens 36
entwickelten Luftdrucks steht. Andererseits kann sich der so
entwickelte Luftdruck nicht in das Ansaugrohr 20 fortpflanzen,
weil dieses von der Kugel 54 verschlossen ist. Da sich Luft
relativ leicht komprimieren läßt, kann der Druck, der sich im
Arbeitsraum 44 während des Ansaugens entwickelt, nicht das
Steuerelement von seinem Ventilsitz 62 abheben. Die zusätz
liche Belüftungseinrichtung mit den Nocken 104 dient dazu,
dann, wenn der Kolben 76 im Boden des Zylinders 58 sitzt,
ein Entweichen der vom Pumpkolben 14 komprimierten Luft
in diesem Betriebszustand zu ermöglichen. Der Arbeitsraum 44
wird auf diese Weise entlüftet, so daß beim Loslassen des Pump
kolbens 14 dieser unter dem Einfluß der Druckfeder 68 in seine
Ruhelage zurückkehrt und dabei in den Arbeitsraum 44 einen
Unterdruck erzeugt, der an der Ventilkugel 54 vorbei Flüssig
keit durch das Ansaugrohr 20 in den Arbeitsraum 44 einsaugt.
Beim Erreichen der oberen Ruhestellung bleibt aufgrund der
Wirkung der Ventilkugel 54 die Flüssigkeit in dem Arbeitsraum
44 gefangen.
Nachfolgende Betätigungszyklen des Pumpkolbens bringen eine
Wiederholung der oben beschriebenen Bedingungen. In diesem
Falle wirkt jedoch am Steuerelement 56 eine Kraftdifferenz,
da die Pumpkammer nun Flüssigkeit enthält, so daß das Auslaß
ventil 62, 64 geöffnet wird. Diese positive Kraftdifferenz ist
durch die Durchmesserdifferenz zwischen dem im Arbeitsraum 44
wirksamen Kolbenkopf 36 und dem im Zylinder 58 des Steuerelements
56 wirksamen hülsenförmigen Kolben 76 bedingt. Da der Durch
messer des Kolbenkopfs 36 größer ist als der des hülsenförmigen
Kolbens 76, wirkt die vom Kolbenkopf 36 hervorgerufene Gesamtkraft
auf die kleinere Kolben/Zylinder-Kombination 76, 58 des Steuer
elements. Die resultierende Kraft am Steuerelement erzeugt eine
Differenz, die die entgegengerichtete Kraft der Rückstellfeder
68 überwindet und es dem Steuerelement 56 erlaubt, sich gegen
über dem Pumpkolben 14 nach unten zu bewegen. Hierdurch öffnet
sich das Auslaßventil 62, 64 und gibt Flüssigkeit durch die
Sprühdüse 18 des Sprühkopfes 16 nach außen ab.
Aus der voran
gegangenen Beschreibung geht hervor, daß die Abgabevon Flüssig
keit vom Sprühkopf erst möglich ist, wenn der Druck im Arbeitsraum
einen Punkt erreicht hat, der ausreichend groß ist, um
das Steuerelement aus der Schließstellung fortzubewegen. Die
Abgabe von Flüssigkeit am Sprühkopf setzt also nicht allmäh
lich, d. h. schon zu Beginn des Pumptaktes ein, sondern plötz
lich, so daß sich keine Tropfenbildung ergibt. Wenn das Pumpen
aufhört oder verlangsamt wird, spielt sich Ähnliches ab, die
Kraftdifferenz, die das Steuerelement vom Ventilsitz 62 abhebt,
verschwindet und es ergibt sich ein sehr plötzliches Schließen
am Ventil 62, 64. Auch auf diese Weise wird eine Tropfenaus
bildung verhindert.
Claims (1)
- Handbetätigte, auf einem die zu versprühende Flüssigkeit enthaltenden Behälter aufsetzbare Sprühpumpe, mit einem im Boden des Arbeitsraumes der Pumpe angeordneten Saugventil, einem einem Sprühkopf vorgeschalteten, mit einem in den Arbeitsraum der Pumpe ragenden Schaft versehenen Druck ventil, das bei entsprechendem Überdruck im Arbeitsraum der Pumpe öffnet, und einem Steuerelement zum Betätigen des Druckventils zusammen mit dem Pumpenkolben gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder und einer Belüftungseinrichtung für Pumpe und Behälter, um bei Inbetriebnahme der Pumpe die im Arbeitsraum enthaltene komprimierte Luft am Ende des Druckhubs des Kolbens aus dem Arbeitsraum der Pumpe zu ent fernen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (56) eine im Arbeitsraum angeordnete Zylinder-Kolben-Einheit (58, 76) umfaßt, deren Innenraum über Kanäle (82, 83, 90) mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht und die Zylinder-Kolben-Einheit (58, 76) eine Kolbendichtung mit Dichtlippe (79) aufweist, und daß in dem Innenraum der Zylinder-Kolben-Einheit (58, 76) Auflaufnocken (104) ange ordnet sind, welche die Dichtlippe (79) am Ende des Druck hubs teilweise radial einwärts drücken und so den dichten Abschluß zwischen Dichtlippe (79) und der Zylinderwand auf heben.
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