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Titel: Dosierspender für pastöse und flüssige Produkte
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Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 29 41 416.2) Die Erfindung
betrifft einen Dosierspender für pastöse und flüssige Produkte, mit einem Filllgut-Auslaß
und einem aus einem federbelasteten Druckknopf bestehenden fingerbetätigten Betätigungsorgan,
das zusammen mit dem Füllgut-Auslaß am Behälterkopf angeordnet ist, mit einem im
Behälter verschiebbaren Kolben, der im Gewindeeingriff mit einer zentralen Gewindespindel
steht, und mit einem das Betätigungsorgan mit der Gewindespindel verbindenden Getriebe,
welches aus einem bei der Füllgutentnahme die Axialbewegung des Betätigungsorgans
in eine Drehbewegung der Spindel umsetzenden Steilgewinde und einer zwischen Betätigungsorgan
und Spindel angeordneten Drehkupplung besteht.
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Ein solcher Dosierspender ist Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung
P 29 41 416,2). Der den Füllgutraum des
Behälters an der Unterseite
begrenzende Kolben wird durch die Gewindespindel exakt geführt, so daß eine genaue,
verkantungsfreie Kolbenführung erreicht wird, ohne daß der Kolben an seinem Umfang
mittels einer die Kolbendichtung erschwerenden Nut-Federverbindung an der zylindrischen
Innenwand des Behälters drehschlüssig geführt werden muß.
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Die Drehkupplung ist so ausgebildet, daß sie die drehschlüssige Verbindung
nur in derjenigen Drehrichtung der Spindel herstellt, in der sich der Kolben im
Sinne einer Verkleinerung des Behälterfüllraumes bewegt. Die mechanische Verbindung
des fingerbetätigten Betätigungsorgans und des Kolbens über das mit einem Steilgewinde
versehene Getriebe und die Drehkupplung erlaubt eine genaue Füllgutdosierung, da
jedem Betätigungsvorgang des Betätigungsorgans ein bestimmter Kolbenweg und damit
ein genaues Dosiervolumen entspricht. Der Dosierspender nach dem Hauptpatent läßt
sich mit verhältnismäßig geringem Fertigungsaufwand zumindest in seinen wesentlichen
Teilen aus Kunststoff-Spritzgußteilen herstellen.
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Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung des Dosierspenders
nach dem Hauptpatent, wobei entsprechend der Zielsetzung des Hauptpatents ein einfacher,
aber funktionssicherer Aufbau des nebst seinem Betätigungsmechanismus vorzugsweise
aus einfachen Kunststoff-Spritzgußteilen bestehenden Dosierspenders angestrebt wird.
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Ausgehend von einem Dosierspender der eingangs genannten Art nach
dem Hauptpatent wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diesen Dosierspender so auszugestalten,
daß das Betätigungsorgan über eine Kupplungsfeder an einem das Steilgewinde aufweisenden
Getriebeelement abgestützt ist, welches seinerseits gegen die Rückstellkraft einer
Federvorrichtung gegenüber der Spindel axial beweglich ist, wobei
die
Kupplungsfeder eine kleinere Federkraft hat als die Federvorrichtung, so daß durch
Niederdrücken des Betätigungsorgans gegen die Rückstellkraft der Kupplungsfeder
die drehschlüssige Kupplung des Betätigungsorgans mit dem Getriebeelement herstellbar
ist.
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Bei dieser Ausgestaltung des Dosierspenders ist demgemäß die Anordnung
so getroffen, daß beim Niederdrücken des fingerbetätigten Betätigungsorgans zunächst
die schwächere Kupplungsfeder überwunden und dadurch die drehschlüssige Kupplung
zwischen dem Betätigungsorgan und dem Getriebeelement hergestellt wwrd, so daß bei
weiterem Niederdrücken des Betätigungsorgans gegen die stärkere Federvorrichtunz
die Spindel im Sinne der Durchführung eines Dosierhubes über das Steilgewinde des
Getriebeelementes in Drehung versetzt wird. Wird nach der Füllgutentnahme das federbelastete
Betätigungsorgan freigegeben, so öffnet zunächst die sich entspannende Kupplungsfeder
die drehschlüssige Verbindun£r zwischen Getriebeelement und Betätigtxnpsorgan, so
daß unter der Rückstellkraft der Federvorrichtung, die durch mechanische Reibung
verzögert wird, nunmehr das Getriebeelement ohne Mitnahme der Spindel in Gegenrichtung
gedreht und in die Ausgangslage axial zurückgestellt wird.
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Das Betätigungsorgan wird hierbei zweckmäßig gegen Drehen gesichert,
was durch unrunde Formgebung des am Kopf des Behälters axial geführten Betätigungsorgans
erreicht werden kann.
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Im einzelnen läßt sich der vorstehend genannte Dosierspender in zweckmäßiger
Weise so ausgestalten, daß sich die Federvorrichtung gegen die Spindel abstützt,
wobei die Spindel vorzugsweise eine die Federvorrichtung aufnehmende axiale Ausnehmung
od.dgl. erhält, in die ein axialer Führungsansatz des Getriebeelementes einfaßt,
gegen welchen die Federvorrichtung wirkt. Die Drehkupplung besteht
hier
vorteilhafterweise aus einer an der Innenfläche des Betätigungsorgans angeordneten,
zweckmäßig ringförmigen, Verzahnung und einer an der Kopffläche des Getriebeelementes
angeordneten Gegenverzahnung, die zweckmäßig ebenfalls ringförmig ausgeführt wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform wird der eingangs genannte Dosierspender
nach dem Hauptpatent in erfindungsgemäß er Weise so ausgebildet, daß das Betätigungsorgan
und die Spindel über zwei Drehkupplungen gekoppelt sind, von denen die eine die
drehschlüssige Kupplung nur in der einen Drehrichtung und die andere die drehschlüssige
Kupplung nur in der anderen Drehrichtung bewirkt. Beide Drehkupplungen bestehen
zweckmäßig aus einfachen Ratschenkupplungen mit gegenläufig geneigten Zahnflanken.
Auch hier ist die Anordnung so getroffen, daß nur beim Niederdrücken des Betätigungsorgans
gegen die Federrückstellkraft der Spindel zur Durchführung eines Dosierhubes des
Spindelkolbens eine Drehbewegung erteilt wird, während bei Freigabe des Betätigungsorgans
eine Spindeldrehung unter der Rückstellkraft der Feder verhindert wird. Im einzelnen
läßt sich hier die Anordnung in vorteilhafter Weise so treffen, daß zwischen der
Spindel und deren Betätigungsorgan axial hintereinander zwei federbelastete Kupplungsstücke
angeordnet sind, von denen das eine mit dem Steilgewinde des Betätigungsorgans im
Eingriff steht, während das andere mit der Spindel drehschlüssig verbunden ist.
Die beiden Kupplungsstücke sind dabei über die die Spindel beim Dosierhub mitnehmende
Drehkupplung verbunden, während das mit der Spindel drehschlüssig verbundene Kupplungsstück
über die die Drehbewegung der Spindel beim Rückhub des Betätigungsorgans sperrende
Drehkupplung mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Der erfindungsgemäße Dosierspender nach dem Haupt- und
Zusatzpatent
wird, wie erwähnt, zumindest in seinen wesentlichen Teilen aus Kunststoff gefertigt.
Vorzugsweise besteht er nebst seiner Spindel, dem Kolben und den genannten Kupplungs-
und Getriebeelementen aus Kunststoff-Spritzgußteilen, die sich preisgünstig herstellen
lassen. Die Anordnung wird vorteilhafterweise so getroffen, daß der gesamte Drehantrieb
der Spindel einschließlich des Gewindetriebs, der Drehkupplung bzw. Drehkupplungen,
der Feder bzw. Federn usw. im Inneren einer am Kopf des Behälters angeordneten Kuppe
angeordnet ist, die das Betätigungsorgan in einer Ausnehmung aufnimmt und führt
und in deren Innenraum die Spindel mit einem oberen axialen Ansatz hineingreLft.
Die Kappe wird vorzugsweise als Kunststoffkappe ausgebildet, die als Steck- oder
Schraubkappe am Kopf des Kunststoffbehälters festgelegt wird.
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Im folgenden werden zwei weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Dosierspenders näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen
Dosierspender im Axialschnitt; Fig. 2 den Dosierspender nach Fig. 1 in einer Seitenansicht
seines Kopfb erei ches; Fig. 3 den Dosierspender nach den Fig. 1 und 2 in Draufsicht;
Fig. 4 die in Fig. 1 bei IV angedeutete Einzelheit in einer Ansicht und in Draufsicht;
Fig. 5 ein zweites vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosierspenders;
Fig. 6 schematisch die Ausbildung der Verzahnung der Drehkupplungen des Dosierspenders
nach Fig. 5.
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Der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Dosierspender besteht aus einem zylindrischen
Kunststoffbehälter 10, welcher das Füllgut aufnimmt und an seinem unteren Fußende
11 offen ist. Der Behälter 10 nimmt einen axial beweglichen Kolben 13 auf, der mittels
einer angeformten elastischen Dichtlippe 14 gegenüber der Innenwand des Behälters
10 abgedichtet ist. Mit dem Kolben 13 ist eine Fußplatte 13' verbunden, deren Durchmesser
kleiner ist als der Innendurchmesser des Behälters 10, so daß zwischen der Fußplatte
13t und der Innenwand des Behälters 10 ein Ringspalt 12 für die EntlUftung des Behälterraumes
an der Kolbenunterseite verbleibt. Der Kolben 13 steht im Gewindeeingriff mit dem
Gewinde einer zentralen Spindel 25, so daß beim Drehen der Spindel der Kolben in
dem Behälter 10 axial verstellt wird.
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Der Behälter 10 weist an seinem oberen Ende eine Kopfwand 15 mit einer
zentralen Spindelöffnung 15 auf, in welcher die Spindel 25 drehbar, jedoch axial
unverschieblich gehalten ist. Am Kopf des Behälters 10 ist eine etwa topfförmige
Kappe 16 angeordnet, die zweckmäßig als Steckkappe ausgebildet ist und einen Flansch
18 des Behälters mit Klemmung umfaßt. Die Kappe 16 stützt sich an einer Ringschulter
17 des Behälters 10 ab. An der Kopfwand 15 ist außermittig ein axial in die Kappe
16 aufragender Stutzen angeformt, der einen Füllgutkanal 22 bildet, welcher über
einen Kanal 23 im oberen Bereich der Kappe 16 mit einem Füllgut-Auslaß 24 der Kappe
in Verbindung steht.
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In einer Einziehung der Kappe 16 ist ein als Druckknopf ausgebildetes
Betätigungsorgan ?0 axial verschiebbar geführt, welches sich gegen die Rückstellkraft
einer verhältnismäßig schwachen Kupplungsfeder 21 und einer hierzu gleichgerichteten
stärkeren Federvorrichtung 21' niederdrücken
läßt. Das topfförmige
Betätigungsorgan 20 weist an der Innenseite seines Topfbodens eine ringförmige Verzahnung
26 auf, die mit einer stirnseitigen Gegenverzahnung 27 eines zylindrischen Getriebeelementes
28 zusammenwirkt. Die Kupplungsfeder 21 liegt in einer Einfassung 29 des Getriebeelementes
28 und stützt sich an der Innenfläche des Betätigungsorgans 20 ab. Das zylindrische
Getriebeelement 28 weist innenseitig ein Steilgewinde 30 auf. Die Spindel 25 ist
mit einem über die Kopfwand 15 aufragenden Ansatz 25' versehen, der mit seinem oberen
Ende im Gewindeeingriff mit dem Steilgewinde 30 steht.
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Der axiale Ansatz 25' weist eine axiale Ausnehmung 31 auf, welche
die Federlorrichtung 21t aufnimmt. Das Getriebeelement 28 ist mit einem axialen
Führungsansatz 32 versehen, der in die Ausnehmung 31 einfaßt und auf den die Federvorrichtung
21' wirkt. Das Getriebeelement 28 ist in der Kappe 16 axial verschieblich und drehbar
angeordnet. Das fingerbetätigte Betätigungsorgan 20 ist, wie Fig. 3 zeigt, oval
ausgebildet; es liegt in einer entsprechenden ovalförmigen Kopfeinziehung der Kappe
16, wodurch es gegen Drehen gesichert ist.
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Wird das Betätigungsorgan 20 mit dem Finger niedergedrückt, so drückt
sich zunächst die schwächere Feder 21 zusammen, wodurch die ringförmigen Verzahnungen
26, 27 in Eingriff gelangen und die Drehkupplung zwischen Betätigungsorgan 20 und
Getriebeelement 28 geschlossen wird. Beim weiteren Niederdrücken des Betätigungsorgans
20 wird die stärkere Federvorrichtung 21' zusammengedrückt. Da das Getriebeelement
28 aufgrund der Kupplung mit dem Betätigungsorgan 20 gegen Drehen gesichert ist,
wird der Spindel 25 über das Steilgewinde 30 eine Drehbewegung erteilt, wobei der
Kolben 13 einen definierten Kolbenweg zurücklegt. Da der Kolben 13 mit seiner Dichtlippe
14 reibungsschlüssig an der
Behälterinnenwandung anliegt, führt
er selbst keine Drehbewegung aus. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 13 wird das
im Behälter 10 befindliche Füllgut über die Kanäle 22, 23 und den Auslaß 24 abgegeben.
Falls sich im Behälter 10 ein flüssiges Füllgut beiindet, wird am-Auslaß 24 ein
Auslaßventil angeordnet.
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Wird das Betätigungsorgan 20 freigegeben, so hebt die Kupplungsfeder
21 das Betätigungsorgan geringfügig an, wodurch die Verzahnungen 26, 27 außer Eingriff
gelangen und die drehschlüssige Kupplung zwischen diesen Teilen aufgehoben wird.
Unter der Rückstellkraft der Federvorrichtung 21' werden dann das Getriebeelement
28 und das Betätigungsorgan 20 gemeinsam axial zurückgestellt, wobei dem Getriebeelement
28 eine Drehbewegung um seine Achse erteilt wird, da die Spindel 25 infolge der
Spindel-und Kolbenreibung an einer Drehung gehindert ist. Es ist erkennbar, daß
jeweils beim Niederdrücken des Betätigungsorgans 20 der Kolben 13 einen bestimmten
Arbeitshub im Behälter 10 ausführt, wodurch ein bestimmtes Volumen des im Behälter
befindlichen pastösen oder flüssigen Füllgutes über den Füllgut-Auslaß 24 abgegeben
wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 ist das Steilgewinde
30 innenseitig mit dem topfförmigen Betätigungsorgan 20 der Kappe 16 einstückig
verbunden. Im Inneren der Kappe 16 und des topfförmigen Betätigungsorgans 20 sind
in Axialrichtung hintereinander zwei Kupplungsstücke 40 und 41 angeordnet. Das Kupplungsstück
40 steht bei 40' im Gewindeeingriff mit dem Steilgewinde 30. Zwischen dem Kupplungsstück
40 und dem Betätigungsorgan 20 ist die Feder 21 angeordnet. Das Kupplungsstück 41
sitzt auf einem Vierkant 42 der Spindel 25 und ist daher drehschlüssig mit der Spindel
verbunden. Die beiden Kupplungsstücke 40 und 41
weisen an ihren
einander zugewandten Stirnflächen Verzahnungen 43, 44 auf, die eine erste Drehkupplung
bilden.
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Diese als Ratschenkupplung ausgebildete Drehkupplung ist so beschaffen,
daß beim Niederdrücken des Betätigungsorgans 20 mittels des Betätigungsfingers die
Drehbewegung des über das Steilgewinde 30 angetriebenen Kupplungsstückes 40 auf
das Kupplungsstück 41 und damit auf die Spindel 25 und den Kolben 13 übertragen
wird, während bei der RUckstellbewegung des Betätigungsorgans 20 unter der Wirkung
der Feder 21 keine drehschlüssige Verbindung -zwischen den Kupplungsstücken 40,
41 vorhanden ist.
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Eine zweite Dreh1;upplung, die zwischen dem Kupplungsstück 41 und
dem Behälter 10 angeordnet ist, arbeitet in Gegenrichtung. Sie besteht aus einer
ringförmigen Verzahnung 45 am unteren Ende des Kupplungsstückes 41 und einer entsprechenden
ringförmigen Gegenverzahnung 46 an einem aufragenden Ringflansch der Kopfwand 15.
Wie Fig. 6 zeigt, sind die Zähne der Verzahnungen 45, 46 so geformt, daß beim Niederdrücken
des Betätigungsorgans 20 gegen die Riickstellkraft der Feder 21 die Verzahnung 45
des Kupplungsstückes 41 sich frei über die Zähne der Verzahnung 46 drehen kann,
während bei der entgegengesetzten Drehrichtung das Kupplungsstück 41 drehschlüssig
mit dem aufragenden Ringflansch des Behälters. 10 verbunden ist.
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Wird das knopfartige Betätigungsorgan 20 gegen die Rückstellkraft
der Feder 21 niedergedrückt, so wird demgemäß über die beiden in Drehrichtung miteinander
gekuppelten Kupplungsstücke 40, 41 die Spindel 25 mit dem Kolben 13 in Drehung versetzt,
wodurch eine dosierte Füllgltmenge über den Auslaß 24 abgegeben wird. Beim Loslassen
des Betätigungsorgans 20 drückt die Feder 21 das Betätigiinsorgan wieder nach oben.
Dabei wird das Kupplungsstück 40
aufgrund des Steilgewindes 30
in Drehung versetzt. Die Drehkupplung 43, 44 erlaubt diese Drehbewegung ohne Mitnahme
des Kupplungsstückes 41, welches seinerseits aufgrund der Drehkupplung 45, 46 gegen
Drehung gehalten ist.
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Hierdurch wird sichergestellt, daß beim Loslassen des Betätigungsorgans
20 der Spindel 25 keine Drehbewegung und damit dem Kolben 13 keine Axialbewegung
erteilt wird.
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Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bestehen
sämtliche Teile des Dosierspenders, mit Ausnahme der Federn, aus Kunststoff-Spritzgußteilen.
Der gesamte Drehantrieb der Spindel nebst den Kupplungen, dem Gewindetrieb und der
Federn befindet sich im Inneren der am Kopf des Behälters angeordneten Kappe 16,
die das als Druckknopf ausgebildete Betätigungsorgan 20 in einer Ausnehmung aufnimmt,
in welche die in der Kopfwand 15 drehbar gelagerte Spindel 25 mit einem axialen
Ansatz hineinfaßt.