Die Erfindung betrifft eine durch Fingerdruck betätigbare Be
hälterpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine
solche Behälterpumpe ist aus der DE-AS 25 42 851 bekannt.
Bei dieser bekannten Abgabepumpe kann es zu Schwierigkeiten
beim Füllen der Pumpe kommen, insbesondere, wenn das Abgabe
medium sehr dickflüssig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfin
dung ist es deshalb, die erwähnte bekannte Abgabepumpe bezüg
lich des Füllvorgangs zu verbessern. Die Lösung dieser Aufga
be ergibt sich aus den Merkmalen des Kennzeichens des Patent
anspruchs.
Bei der erfindungsgemäßen Abgabepumpe wird beim Füllvorgang
aus der Luftkammer komprimierte Luft in den Flüssigkeitsbe
hälter geleitet, womit das Aufsteigen der Flüssigkeit im Tauch
rohr und damit das Füllen der Pumpe unterstützt wird.
In der Zeichnung ist, ausgehend von einer Abgabepumpe nach
dem Stand der Technik, eine Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Abgabepumpe dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Abgabepumpe
nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine gegenüber der
Pumpe von Fig. 1 geringfügig abgewandelten
Abgabepumpe nach dem Stand der Technik und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Abgabepumpe nach
der Erfindung.
In Fig. 1 ist mit 10 die gesamte Pumpeneinheit bezeichnet. Der
Grundaufbau dieser Pumpeneinheit entspricht der Pumpe nach
der US-PS 40 50 613. Die Pumpeneinheit 10 weist einen Pumpen
körper 11 auf, der einstückig mit einer Kappe 12 versehen ist,
die auf die Öffnung eines nicht gezeichneten Behälters für
das auszuteilende, fließfähige Produkt aufsetzbar ist und mittels
Schnappverbindung dort gehalten wird. Die Kappe kann auch vom
Pumpenkörper getrennt sein, wie etwa die Kappe 13 von Fig. 2,
und die Kappe kann auch ein Gewinde besitzen, damit sie auf den
Behälterhals aufgeschraubt werden kann, wie dies in den Fig.
3 bis 6 gezeigt ist. Im übrigen ist darauf hinzuweisen, daß
in den verschiedenen Figuren gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind.
Der Pumpenkörper 11 weist eine zylindrische Hülse 14 auf, die
eine Schulter 15 besitzt, von der eine zylindrische Wand 16
abgeht. Diese Wand 16 umgibt mit geringem Abstand einen sta
tionären, aufrecht stehenden Kolben 17, mit welchem sie einstückig
verbunden ist. Der Kolben besitzt einen Einlaß-Durchgang 18,
der sich durch den Kolben hindurch erstreckt und ein übliches
Tauchrohr 19 aufnimmt und mit diesem verbunden ist. Das untere
Ende des Tauchrohrs erstreckt sich in das aus dem Behälter
nach außen abzugebende Produkt. Am oberen Ende des Kolbens
befindet sich ein Einlaßventil in Form eines Kugelsitzes 21.
Auf dem Sitz 21 sitzt eine Ventilkugel 22, welche den Einlaß-
Durchgang 18 während des Kompressionshubes sperrt. Am oberen
Ende des Kolbens befindet sich ein Ringrand 24 mit mehreren
Zähnen 23, die mit geringem Abstand oberhalb des Kugelventils
angeordnet sind und ermöglichen, daß sich das Ventil während
des Saughubs öffnen kann. Durch den unteren Teil der Wand 16
erstreckt sich eine langgestreckte Entlüftungsöffnung 25 für
den Behälter, die den üblichen Druckausgleich zwischen Behäl
terinnerem und -äußerem gewährleistet, also die aus dem Behäl
ter abgegebene Produktmenge durch Luft ersetzt, und so ein
Zusammendrücken des Behälters und eine Drucksperre in
der Pumpe verhindert. Ein rohrförmiger Tauchkolben 26 umgibt
den stationären Kolben und ist auf diesem hin- und herbewegbar,
womit zwischen diesen beiden Kolben eine Pumpenkammer 27 ver
änderbaren Volumens definiert wird. Eine Schraubenfeder 28 er
streckt sich zwischen der Schulter 15 und einem Flansch 29 des
Tauchkolbens und belastet den Tauchkolben elastisch nach oben
gegen seine obere Endstellung, in welcher er auch im Ruhezu
stand befindlich ist. Ein Spenderkopf 31 besitzt eine nach
unten gerichtete Abdeckfassung 32, erfaßt mit Gleitsitz den
Tauchkolben 26 und begrenzt dazwischen eine Sammelkammer 33
veränderlichen Volumens, die über den rohrförmigen Tauchkol
ben mit dem vom Ventil gesteuerten oberen Ende des Einlaß-
Durchgangs 18 verbindbar ist. Die Kammer 32 hat einen etwas
größeren Durchmesser als die Pumpenkammer, und das kreisring
förmige, nach oben gerichtete Ende des Tauchkolbens ist dem
nach unten gerichteten Fluiddruck in der Sammelkammer ausge
setzt, und zwar in Gegenrichtung zu der nach oben gerichteten
Belastungskraft der Rückholfeder 28.
Der Spenderkopf besitzt an seinem oberen Ende ein Finger-Be
tätigungsstück 34, so daß in üblicher Weise ein intermittieren
der Federdruck auf ihn ausgeübt werden kann, der dann auf den
Hauptkolben 26 übertragen wird, womit sich dieser auf dem
stationären Kolben 17 hin- und herbewegt. Jedem Niederdrücken
des Hauptkolbens wird von der Feder 28 ein Gegendruck entge
gengesetzt, wobei nach Beendigung des Fingerdrucks die Feder
den Tauchkolben wieder in seine obere Position zurückbringt.
Die Bewegung des Hauptkolbens nach oben wird durch geeignete
Anschläge begrenzt, wie etwa durch die ringförmigen Anschlag
schultern oder -rippen 35, 36, die von einer nach unten ab
stehenden Hülse 37 des Spenderkopfs und einer nach oben ab
stehenden Zylinderwandung 38 des Pumpenkörpers abstehen. Im
Gegensatz zu ähnlichen Anschlägen, wie sie in der vorerwähnten
US-PS dargestellt sind, ist es nicht erforderlich, daß diese
Anschlagschultern bei in seiner oberen Stellung befindlichem
Tauchkolben (Fig. 1) abdichtend aneinander anliegen, weil ein
Austreten des Produkts durch die Behälterentlüftung bei in
einer Stellung gemäß Fig. 1 befindlichem Kolben ausgeschlossen
ist und ein Austreten des Produkts auch nach dem Abwärtshub des
Tauchkolbens unmöglich ist.
Durch die Wandung des Bänderkopfs erstreckt sich ein Auslaß
kanal mit Auslaßöffnung 39, durch den hindurch das auszuge
bende Produkt aus der Sammelkammer in das Freie gelangt, und
zwar durch eine Düse 41. Die Auslaßöffnung mündet in die Ab
deckfassung unterhalb deren oberem Ende, und zwar an einer
solchen Stelle, daß das obere Ende üblicherweise durch den
Tauchkolben abgedeckt ist, wenn dieser sich in seiner ober
sten Endstellung gemäß Fig. 1 befindet, wo er durch die Fe
der 28 in die Fassung hineingedrückt ist.
An seinem oberen Ende besitzt der Tauchkolben eine Ringnut
42, die einen ringförmigen Auslaßventilflansch 43 bildet, des
sen oberes Ende sich geringfügig über der Auslaßöffnung befin
det. Dieser Flansch liegt an einem Ring 40 an, der am Spender
kopf vorgesehen ist, womit die erwähnte Sammelkammer definiert
wird. Der Auslaßkanal wird deshalb während der Relativbewegung
zwischen Tauchkolben und Kolben langsamer geöffnet als im Fall
der Ausführungsform von Fig. 5, wie nachfolgend noch erläutert
werden wird.
Das obere Innenende des Spenderkopfes hat einen nach unten
vorspringenden Vorsprung 44 mit teilsphärischem Innenende 45,
welches mit dem Verlauf des oberen Endes des stationären Kol
bens korrespondiert, das durch einen Teil des Kugelventils
und durch die Zelle 23 und den Rand 24 definiert ist. Das obere
Ende des stationären Kolbens und das gegenüberliegende Innenen
de des Spenderkopfes sind also in komplementärer Weise ge
staltet, so daß dann, wenn sie beim Niederdrücken des Spender
kopfes vor der eigentlichen Spenderoperation miteinander in
Berührung gebracht werden, die gesamte in der Pumpenkammer 27
angesammelte Luft durch den Auslaßkanal ausgetrieben wird,
weil die Luft komprimiert wird und auf die einen größeren
Durchmesser aufweisende Sammelkammer einwirkt, womit der
Tauchkolben relativ zur Auslaßöffnung verschoben wird, derart,
daß sich der Auslaß öffnet.
Die Pumpe wird im allgemeinen dem Produkthersteller, etwa einer
Kosmetikfirma, im ungefülltem, abgedichteten Zustand geliefert.
Der Produkthersteller wird dann die Pumpe im allgemeinen direkt
aus der Lieferpackung auf den Behälter aufbringen. Wäre es
dabei notwendig, nach dem Aufsetzen der Pumpe auf einen gefüll
ten Behälter einen oder mehrere Hübe zum Füllen der Pumpe vor
zunehmen, so würde dies zu einem zusätzlichen Zeitaufwand und
zu zusätzlichen Kosten führen. Es besteht die Notwendigkeit, Luft
aus der Pumpenkammer so schnell wie möglich auszutreiben. Das
Entlüften kann gemäß der Erfindung so vorgenommen werden, wie
bereits erwähnt worden ist, d. h. dadurch, daß zuerst der Spen
derkopf niedergedrückt wird, so daß die komprimierte Luft in
der Pumpenkammer über die Wirkung der Sammelkammer den auf
dem stationären Kolben befindlichen Tauchkolben nach unten
drückt, so daß sich der Auslaß öffnet, womit nach einmaligem
Öffnen der Spenderkopf so lange nach unten gedrückt wird, bis
die Fläche 45 das Kugelventil berührt, mit der Folge, daß die
gesamte komprimierte Luft aus der Pumpenkammer herausgepreßt
wird.
Nachfolgender, intermittierend einwirkender Fingerdruck auf
den Spenderkopf bewirkt das Füllen der Pumpe durch Hochziehen
des fließfähigen Produkts durch das Tauchrohr und den hohlen
stationären Kolben in die Pumpenkammer. Nachdem die Pumpe ge
füllt ist, bewirkt die Anfangsphase des Abwärtshubes des Spen
derkopfes, daß der Tauchkolben sich auf dem stationären Kol
ben während des Kompressionshubes nach unten bewegt, womit
die Feder 28 zusammengedrückt wird. Mit fortschreitendem
Kompressionshub ergibt sich ein progressiver Anstieg des
Fluiddruckes in der Sammelkammer 33, bis dieser Druck auf den
Tauchkolben eine solche nach abwärts gerichtete Kraft aus
übt, daß die nach oben gerichtete Federkraft der Feder 28
überwunden wird. Dies führt dann zu einer Bewegung des Tauch
kolbens in der Spenderkopffassung nach unten, die genügend
groß ist, daß sich der Tauchkolben von dem oberen Ende der
Fassung löst und das Ende des Auslaßkanals freigelegt wird,
so daß der Inhalt der Kammer 27 unter Druck ausgestoßen wird.
Dieses Ausstoßen des Produkts hält solange an solange der Druck
des Fluids bzw. Produkts in der Sammelkammer so stark ist,
daß der Tauchkolben in seiner bezüglich des Spenderkopfes
nach unten verschobenen Lage bleibt, der Auslaßkanal also
freigelegt ist.
Wenn dann der Druck in der Sammelkammer nicht mehr genügt, den
Durchlaßkanal offenzuhalten, entweder aufgrund eines ungenü
genden Fingerdrucks auf den Spenderkopf oder aufgrund der Ent
leerung der Pumpenkammer und der Sammelkammer nahe dem Ende
des Abwärtshubes, wird der Federdruck der Feder den Tauchkol
ben wieder in die Fassung des Spenderkopfes zurückschieben,
womit sich der Auslaßkanal schließt. Wird der Spenderkopf
für den Rückwärtshub vom Fingerdruck entlastet, bleibt der
Auslaßkanal geschlossen, und eine neue Charge des Produkts
wird durch das geöffnete Einlaßventil in die Pumpenkammer
gesaugt, und zwar dann, wenn der Tauchkolben und der Spender
kopf durch die Pumpenfeder in ihre normale obere Position
gebracht werden.
An seinem unteren Ende besitzt der Tauchkolben einen federn
den Ringrand 46, der sich abdichtend an die Innenoberfläche
der Wandung 16 anlegt, wie dies in der die obere Position
darstellenden Fig. 1 gezeigt ist. Während der Rückwärts
bewegung des Tauchkolbens relativ zum stationären Kolben
über eine Entfernung x in diejenige Position, die in Fig. 1
in gestrichelten Linien dargestellt ist, wird der Ringrand
46 nach unten unter die Spitze der Entlüftung 25 verschoben,
so daß die Entlüftungsöffnung geöffnet wird. Es ist dabei
darauf hinzuweisen, daß der Zwischenraum zwischen der Wand
16 und dem Kolben eine Entlüftungskammer 47 darstellt, die
über die Entlüftung 25 in offener Verbindung mit dem Inneren
des Behälters steht. Über die Entlüftung 25, die Entlüftungs
kammer 47, die Außenseite des Tauchkolbens (wenn sich dieser in
der Entlüftungsstellung befindet) und die Außenseite des Spen
derkopfes über die Anschlagschultern 35, 36 ergibt sich somit
ein Entlüftungskanal. Dieser Entlüftungskanal wird durch den
Ringrand 46 dann geschlossen, wenn er sich in der in Fig. 1
in ausgezogenen Linien dargestellten Position befindet, und
während der Anfangsphase der Abwärtsbewegung des Tauchkolbens,
bis dieser über die Entfernung x hinaus bewegt ist. Der Ent
lüftungskanal bleibt somit dann geschlossen und verhindert
ein Austreten des Produkts aus dem Behälter, wenn die Pumpe
sich entweder in der Lagerposition, der Transportposition
und der Betriebsposition von Fig. 1 befindet oder wenn der
Spenderkopf unbeabsichtigt ein Stück nach unten bewegt wird,
bis zu einer Abwärtsbewegung des Tauchkolbens um die Ent
fernung x . Wird dann diese Entfernung überschritten, öffnet
sich der Entlüftungskanal, wie vorab beschrieben worden ist.
Größe und Ort der Entlüftung 25 können so gewählt werden,
daß die Entfernung x dem jeweiligen Produkt und der Art der
gewünschten Spenderbetätigung angepaßt ist.
Die Pumpe 10 A von Fig. 2 besitzt einen ähnlichen Grundaufbau
wie die Pumpe 10 von Fig. 1, so daß den gleichen Bauteilen
dieselben Bezugszeichen gegeben worden sind. Die Rückholfeder
28 ist jedoch geringfügig anders angeordnet, derart, daß sie
sich zwischen Anschlägen 48, die vom stationären Kolben radial
nach außen abstehen, und einer Ringschulter 49 des Tauchkol
bens erstreckt. Eine Lüftungsöffnung 25 a erstreckt sich durch
den unteren Teil der Wandung 16, jedoch mit Abstand von deren
unterem Ende. Die in der Pumpenkammer 27 angesammelte Luft
wird gemäß Fig. 2 direkt in den Behälter geleitet, so daß
sie zum Füllen beiträgt, und nicht in die geöffnete Auslaß
leitung, wie dies bei der Pumpe von Fig. 1 der Fall ist. Aus
diesem Grund ist eine verlängerte axiale Rippe 51 an der In
nenwand des oberen Endes des Tauchkolbens vorgesehen, und eine
weitere verlängerte Axialrippe 52 befindet sich an der Innen
fläche des unteren Endes der Wand 16. Der Rand 24 und die
Hülse 46 bestehen aus nachgiebigem Material, so daß während
der Abwärtsbewegung des Tauchkolbens relativ zum stationären
Kolben der Rand 24 sich von der Rippe 51 löst und die Hülse
46 von der Rippe 52 (in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dar
gestellt), so daß die Pumpenkammer in Verbindung mit der
Lüftungskammer 47 gebracht wird, die sich über die Öffnung
25 a in den Behälter öffnet. In der Pumpenkammer angesammelte
Luft wird deshalb während des Abwärtshubes (vor Produktaus
gabe) komprimiert, bis sich der Tauchkolben über eine Ent
fernung y hinausbewegt hat, d. h. bis die Hülse 46 sich von
der Rippe 51 gelöst hat und somit der Lüftungskanal offen
ist. Die komprimierte Luft wird deshalb über die Öffnung 25 a
in den Behälter überführt, womit die Flüssigkeitsoberfläche
einen kurzzeitigen Kompressionsdruck erfährt, wobei dieser
schwache Stoß das Hinauffließen des Produkts durch das Tauch
rohr unterstützt. Weil die Öffnung 25 a so lange geschlossen
ist, bis der Tauchkolben sich über die Entfernung y hinaus
bewegt hat, wird das Innere des Behälters vor diesem Zeitpunkt
nicht belüftet, d. h. auf Atmosphärendruck gebracht, wie
letzteres bei vorbekannten Anordnungen der Fall war, so daß
die angesammelte komprimierte Luft aus der Pumpenkammer in
den Behälter (und teilweise in die Atmosphäre) nur dann ab
geleitet wird, wenn die Öffnung 25 a geöffnet ist. Dieser
plötzliche Einbruch komprimierter Luft in den Behälter unter
stützt somit das Füllen der Pumpe.
Fig. 3 zeigt nun die Abgabepumpe nach der Erfindung. Die
se Abgabepumpe 10 c hat einen Grundaufbau entsprechend der
Pumpe 10 A von Fig. 2, besitzt jedoch zusätzlich eine Hilfs
einrichtung zum Unterstützen des Füllvorgangs.
Vom Tauchkolben 26 steht ein Ringzylinder 37 und vom Hül
senkörper 16 die Zylinderhülse 38 nach unten ab und begren
zen somit eine Luftkammer 71. Die Hülse 31 wirkt gegenüber
der Hülse 38 bei Rückführung des Abgabekopfes als Kolben,
so daß sich die Anschlagschultern 35 und 36 beim Rückwärts
hub dichtend aneinanderlegen.
Der in Fig. 3 mit 66 bezeichnete stationäre Kolben ist
von einer Kolbenhülse 67 umgeben, die an ihrem oberen Ende
einen flexiblen Rand 34 aufweist. Die Kolbenhülse besitzt
ein einstückig angebrachtes Ventil, nämlich eine nachgiebi
ge Platte 68, die auf einem Ventilsitz 69 liegt, der sich am
oberen Ende des Kolbens 66 befindet, womit das Schließen des
Einlasses durch den hohlen Kolben während des Kompressions
hubs bewirkt wird. Die Ventilklappe wird während des Saug
hubs vom Ventilsitz hochgehoben, womit der Einlaß geöffnet
wird. Das Einlaßventil kann beliebige Form haben, beispiels
weise ein Bunsenventil sein, und die Kolbenhülse ist auf dem
Kolben 66 durch eine kreisringförmige Rippe 70 gehalten. Die
Hülse 37 und die Hülse 38 wirken zusammen und begrenzen ge
meinsam die Luftkammer 71 unterhalb des Abgabekopfes und
außerhalb des Tauchkopfes und der Hülse 16. Eine axiale
Rippe 72 ist an der Innenfläche der Hülse 38 vorgesehen,
und zwar an deren Boden.
Während des Betriebs wird der biegsame Rand 24 beim Kom
pressionshub von seiner Berührung mit der Rippe 51 gelöst,
so daß die in der Pumpenkammer 27 angesammelte, während
des Abwärtshubs des Tauchkolbenkopfs komprimierte Luft durch
den vom abgehobenen Rand gebildeten Spalt aus der Pumpenkam
mer über die Lüftungskammer 47 und die Lüftungsöffnung 25 in
den Behälter entlassen wird; die Hülse 46 wird dabei in die
unterste, in der Zeichnung in gestrichelten Linien darge
stellte Positon bewegt. Das Entlüften der in der Pumpenkam
mer befindlichen Luft in den Behälter erfolgt in der gleichen
Weise wie anhand von Fig. 2 beschrieben worden ist. Die Ober
fläche des flüssigen Abgabematerials im Behälter wird dabei
kurzzeitig einem Druck unterworfen, mit der Folge, daß Flüs
sigkeit im Tauchrohr nach oben zur Pumpenkammer strömt. Bei
der Bewegung des Tauchkolbens 26 nach unten gleitet der Ring
zylinder 37 kolbenartig an der Innenfläche der Zylinderhülse
38 nach unten, womit die in der Luftkammer 71 befindliche
Luft komprimiert und in den Flüssigkeitsbehälter gedrängt
wird, und zwar so lange, bis der Rand 46 in seine in der Zeich
nung in strichpunktierten Linien dargestellte, unterste Posi
tion gelangt ist, in welcher die Anschlagschulter 36 des Ring
zylinders 37 durch die Rippe 72 von der Innenwand der Hülse
38 abgehoben wird. Während dieser Hubbewegung nach unten
sind alle drei erwähnten Luftdurchgänge offen, nämlich der
Durchgang von der Pumpenkammer zum Entlüftungskanal, die
Entlüftungsöffnung und der Durchgang zwischen Luftkammer 71
und Behälterinnerem, letzteres durch die Entlüftungsöffnung
zwischen Hülse 16 und Tauchkolben. Weil also während dieses
Hubs nach unten komprimierte Luft aus der Luftkammer 71 in
den Behälter gelangt, und zwar zusätzlich zu der aus der
Pumpenkammer eindringenden komprimierten Luft, ergibt sich
eine schnelle Füllung der Pumpenkammer, und zwar auch bei
cremeartigen Substanzen, welche einen hohen Strömungswider
stand besitzen.