DE3636508A1

DE3636508A1 - Stellungsunabhaengige zerstaeubervorrichtung

Info

Publication number: DE3636508A1
Application number: DE19863636508
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Grothoff
Original assignee: Individual
Current assignee: GROTHOFF ARNDT HANS 4600 DORTMUND DE
Priority date: 1985-11-05
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1987-06-11
Anticipated expiration: 2006-10-28
Also published as: DE3636508C2; DE8628605U1; US4775079A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum absatzweisen Entnehmen und Zerstäuben einer Flüssigkeit aus einem unter normalen Atmosphärendruck stehenden Behälter mit einer über Ein- und Auslaßventile verfügenden Kolbenpumpe, die in der Ruhestellung den Behälterraum nach außen abdichtet, bei der Betätigung der Kolbenpumpe jedoch über dieselbe zum Zwecke des Druckausgleichs eine Verbindung des Behälterraums mit der Außenatmosphäre freigibt und die über mindestens ein schwerkraftbetätigtes Hilfsventil verfügt, welches entweder innerhalb des Pumpengehäuses oder in einem zusätzlichen Bauteil enthalten und direkt oder indirekt über ein Verbindungsrohr mit dem Pumpengehäuse verbunden ist, womit eine Produktabgabe sowohl in aufrechter als auch in umgekehrter Stellung des Behälters möglich ist.

Vorrichtungen der vorgenannten Gattung sind bereits mehrfach beschrieben worden. Ein genereller Nachteil aller dieser Vorschläge ist dadurch gegeben, daß in der umgekehrten Behälterstellung die den Druckausgleich bewirkende und bei der Betätigung der Kolbenpumpe in die Flüssigkeit einperlende Luft teilweise über die Flüssigkeitszuführung mit in den Dosierraum der Kolbenpumpe eingesaugt wird, welches zumindest eine Verringerung der Förderleistung der Pumpe bewirkt, aber erfahrungsgemäß auch bis zum völligen Aussetzen der Flüssigkeitsförderung führen kann, welches für den hauptsächlich pharmazeutischen Einsatzbereich dieser Vorrichtungen nicht tragbar ist.

Die Art der Belüftungsführung ist lediglich bei einem kleinen Teil der bekanntgewordenen Vorrichtungen näher erläutert. Beispielhaft wird hierzu die DE-PS 30 45 565 genannt, bei der sich in Übereinstimmung mit dem übrigen Stand der Technik die Lufteintrittsstelle in den Behälterraum, gesehen in der Aufrechtstellung des Behälters, grundsätzlich oberhalb der Überkopf-Flüssigkeitsansaugstelle befindet, womit sich das Mitansaugen von Luftanteilen in den Pumpendosierraum beim Betrieb der Pumpe in der umgekehrten Behälterstellung zwangsläufig ergibt.

Ein weiterer, aus vorgenannter Schrift ebenso hervorgehender Nachteil besteht darin, daß die Überkopf-Flüssigkeitsansaugstelle relativ weit von der Behältermündung angeordnet ist, sodaß eine vollständige Entleerung der Packung in der umgekehrten Stellung nicht möglich ist. Die zur Abhilfe dieses Mangels bereits vorgeschlagene Verwendung eines bis kurz unterhalb der Dichtung führenden Saugrohres hat den Nachteil, lediglich bei Vorrichtungen mit außerhalb des Pumpengehäuses angeordnetem Hilfsventil möglich zu sein und erfordert darüberhinaus einen höheren Aufwand durch zusätzliche Befestigungs- und Kupplungsteile und durch eine umständlichere und aufwendigere Montage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die mit geringem Material- und Herstellungsaufwand in umgekehrter Behälterstellung ein Einsaugen von aus den zum Druckausgleich dem Behälter zufließenden Luftanteilen in den Dosierraum der Kolbenpumpe vermeidet. Weiterhin hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ohne zusätzliche Bauteile und nur mit geringem Material- und Montagemehraufwand eine völlige Packungsentleerung auch bei der Benutzung in umgekehrter Behälterstellung sicherzustellen.

Erfindungsgemäß werden die gestellten Aufgaben durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung und ihre einzelnen Ausbildungsformen werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt einer stellungsunabhängigen Zerstäubervorrichtung mit einem außerhalb des Pumpengehäuses angeordnetem Hilfsventil.

Fig. 2 den Längsschnitt einer stellungsunabhängigen Zerstäubervorrichtung mit einem innerhalb des Pumpengehäuses angeordnetem Hilfsventil, aufgeschraubt auf einen teilweise dargestellten Behälter.

Fig. 3 den Längsschnitt einer stellungsunabhängigen Zerstäubervorrichtung mit einem außerhalb des Pumpengehäuses angeordnetem Hilfsventil mit einem Saugrohr zur völligen Behälterentleerung.

Fig. 4 den Längsschnitt einer stellungsunabhängigen Zerstäubervorrichtung mit einem außerhalb des Pumpengehäuses angeordnetem Hilfsventil mit Flüssigkeitszuführung über das Dichtelement.

Fig. 5 den Längsschnitt einer stellungsunabhängigen Zerstäubervorrichtung mit einem innerhalb des Pumpengehäuses angeordneten Hilfsventil mit einer zwischen Pumpengehäuse und Dichtelement verlaufenden Flüssigkeitszuführung.

Fig. 6 den Längsschnitt einer stellungsunabhängigen Zerstäubervorrichtung mit einem außerhalb des Pumpengehäuses angeordnetem Hilfsventil mit Flüssigkeitszuführung über das Pumpengehäuse.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entspricht im Grundaufbau dem Vorschlag der DE-PS 30 45 565. Sie besteht aus einem Entnahmekopf 1, einer Kolbenpumpe 2, einer Schraubkappe 3, dem Pumpengehäuse 4 mit dem aufgesteckten Hilfsventil 5 sowie dem bis zum Behälterboden reichenden Steigrohr 6. Die Kolbenpumpe 2 setzt sich zusammen aus dem Kolben 7, dem Kolbenschaft 8, der Druckfeder 9 und der als Rückschlagventil wirkenden Kugel 10.

Bei der Betätigung der bereits mit Flüssigkeit gefüllten Kolbenpumpe 2 durch den Druck auf den Sprühkopf 1 schließt die Kugel 10 an der Gegenfläche 11 des Gehäuses 4 ab. Es kommt zu einem Druckaufbau innerhalb des zwischen der Kugel 10 und der Bohrung 12 des Kolbenschaftes 8 über die Feder 13 verschließenden Kugel 14 angeordneten Dosierraums. Nach Überwindung des öffnungsdrucks der Kugel 14 läuft der Kolben 7 bis zu den Anschlägen 15 vor und fördert die Flüssigkeit über die Düse 16 ins Freie. Beim Rückhub des Kolbens schließt die Kugel 14 die Kolbenbohrung 8 wieder ab. Der im Dosierraum entstehende Unterdruck hebt die Kugel 10 vom Dichtsitz ab und die Flüssigkeit strömt über das Steigrohr 6 in den Dosierraum nach.

Bei der Benutzung der Packung in umgekehrter Stellung bleibt der Fördervorgang der Pumpe selbst unbeeinflußt. Die Füllung des Dosieraums erfolgt jedoch über den Schlitz 17 des Hilfsventils 5, da die Kugel 18 infolge der Schwerkraft vom Dichtsitz 19 abgehoben und dieser Förderweg freigegeben wird.

In der Ruhestellung der Pumpe wird der Dichtkonus 20 des Kolbens 7 gegen den Fortsatz 21 des Schraubkörpers 3 gedrückt und dichtet hier luftdicht ab. Bei der Betätigung der Pumpe wird der Dichtschluß aufgehoben und die entsprechend der Menge der entnommenen Flüssigkeit einströmende Ausgleichsluft gelangt über den Spalt 22 zwischen Kolbenschaft 8 und Schraubkörper 3 in den von der Kolbendichtlippe 23 zum Dosierraum hin begrenzten Kopfraum der Pumpe. Von hier strömt die Luft über Schlitze oder Bohrungen 24 im Pumpengehäuse 4 in einen umlaufenden Sammelkanal 25 des Dichtgliedes 26 und gelangt über die Bohrung 27 des axialen Fortsatzes 28 in den nicht dargestellten Behälterraum. Dadurch, daß der axiale Fortsatz den Schlitz 17 des Hilfsventils 5 überragt und in der umgekehrten Behälterstellung erst oberhalb der Flüssigkeitsansaugventile in den Behälter einmündet, ist ein Mitansaugen von Luftanteilen in den Dosierraum der Kolbenpumpe ausgeschlossen. Die Planfläche 29 des Dichtgliedes 26 dient zur Abdichtung gegenüber dem nicht dargestellten Behälter. Der rohrförmige Teil 30 des Dichtgliedes ist so gestaltet, daß eine Abdichtung im unteren Bereich zum Pumpengehäuse 4 hin sichergestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich hinsichtlich der Ausführung und Funktionsweise des Dichtgliedes nicht von dem nach Fig. 1. Deshalb wird nachstehend lediglich die in der Bauart abweichende Kolbenpumpe näher erläutert. Diese setzt sich zusammen aus dem Sprühkopf 31, dem Kolben 32, dem Kolbenschaft 33 mit der Bohrung 34, den am Pumpengehäuse abdichtenden Dichtlippen 36, 36, dem Absperrstift 37, dem Hilfskolben 38 und der vorgespannten Feder 39. Der Hilfskolben 38 ist mit dem Absperrstift 37 durch Paßsitz fest verbunden, dichtet mit der Dichtlippe 40 an der Gehäusewandung ab, weist eine Bohrung 41 auf und ist mit den Kugeln 42 und 43 bestückt. Bei der Betätigung der Kolbenpumpe in aufrechter Stellung schließt die Kugel 42 die Bohrung 41 ab. Nach überlaufen der Dichtlippe 36 über die Bohrung 44 baut sich im Dosierraum 45 zwischen dem Kolben 32 und dem Hilfskolben 38 ein Druck auf, der zusammen mit der größeren Volumenverdrängung des Kolbens 32 bewirkt, daß der Hilfskolben 38 entgegen dem Federdruck voreilend ausweicht, wodurch der Absperrstift 37 die Bohrung 34 und damit der Flüssigkeit den Weg zum Sprühkopf 31 freigibt. Am Ende des Betätigungshubes schließt der Absperrstift 37 mit fallendem Druck die Bohrung 34 wiederum ab und beim Rückhub strömt die Flüssigkeit über das Steigrohr 46 an der Kugel 43 vorbei nach Abheben der Kugel 42 vom Dichtsitz über Öffnungen 47 des Absperrstiftes 37 in den Dosierraum nach.

Bei der Betätigung der Kolbenpumpe in umgekehrter Behälterstellung sperrt die Kugel 42 durch eine dementsprechende strömungstechnische Gestaltung des Kugelaufnahmeraumes die Bohrung 41 ebenfalls ab und die Dosierung der Flüssigkeit erfolgt in gleicher Weise wie bei aufrechter Behälterstellung. Beim Rückhub wird jedoch dadurch, daß die Kugel 43 durch die Schwerkraft auf dem Dichtkonus 48 zu liegen kommt, ein Zufluß der Flüssigkeit über das Steigrohr 46 verhindert. Es bildet sich infolgedessen im Dosierraum 45 ein Vakuum, in das die Flüssigkeit über die die Überkopf-Ansaugstelle darstellende Bohrung 44 erst dann einströmen kann, wenn die Dichtlippe 36 diese Bohrung überlaufen und zum Dosierraum hin freigestellt hat.

Bei beiden vorbesprochenen Ausführungen ist dadurch, daß die Überkopf- Ansaugstelle nicht in Höhe der Behältermündung, sondern von dieser mehr oder minder weit entfernt zum Behälterinneren hin angeordnet ist, eine vollständige Behälterentleerung in Überkopfstellung der Packung nicht möglich. Eine bekannte, in dieser Hinsicht günstigere Lösung zeigt Fig. 3, wobei der Aufbau und die Funktionsweise der Kolbenpumpe selbst mit der von Fig. 1 identisch ist. Die Überkopf-Ansaugstelle ist mittels eines Saugrohrs 49, das mit einem Zwischenstücks 50 im Hilfsventil 51 befestigt ist, bis unter die Dichtfläche 52 des Dichtgliedes 53 geführt. Um zu vermeiden, daß bei einem geringen Flüssigkeitsstand über das Steigrohr 54 Luft eingesaugt werden kann, ist eine stellungsunabhängig arbeitende Kugel 55 vorgesehen, die in der Überkopf- Stellung den Flüssigkeitszufluß absperrt, diesen aber in der normalen Behälterstellung nicht behindert. Die Ausgleichsluft tritt, wie beschrieben, bei der Betätigung der Kolbenpumpe in den Kopfraum der Pumpe ein und wird über im Pumpengehäuse angeordnete Ausnehmungen 56 und durch im rohrförmigen Teil des Dichtgliedes 53 angebrachte Nuten 57 bis unterhalb der Mündung des Saugrohrs 49 in den Behälterraum geführt. Ein ausreichender Überstand des rohrförmigen Teils des Dichtgliedes gegenüber der Mündung des Saugrohrs stellt sicher, daß auch bei schräger Stellung des Behälters in der Überkopf-Lage keine Anteile der Ausgleichsluft in die Überkopf-Flüssigkeitsansaugstelle gelangen können.

Eine gegenüber dem vorangegangenen Beispiel einfachere und wirtschaftlichere Lösung um eine völlige Behälterentleerung in der Überkopf- Stellung zu erreichen und gleichzeitig ein Mitansaugen von Anteilen der Ausgleichsluft über die Flüssigkeitsansaugstelle zu vermeiden, zeigt Fig. 4. Das Dichtglied 58 weist innerhalb der Wandung des rohrförmigen Teils 59 eine Axialbohrung 60 auf, die von der Planfläche 61 des Dichtungsgliedes bis zu einem Fortsatz 62, der in die Flüssigkeitsansaugbohrung des Hilfsventils dicht eingesetzt ist, führt. Dadurch daß der Auslauf der Axialbohrung im Fortsatz z. B. durch Stege 63 rotationsasymetrisch gehalten ist, wird ein Abschluß durch die Kugel 64 verhindert. Die Ausgleichsluft gelangt über die in der Außenwandung des Pumpengehäuses vorgesehenen Nuten 65 in den Behälterraum.

Fig. 5 verdeutlicht die erfindungsgemäße Luft- und Flüssigkeitsführung bei einer Kolbenpumpe mit innenliegendem stellungsabhängigen Hilfsventil, in der Funktion der Beschreibung zu Fig. 2 entsprechend. Der rohrförmige Bereich 66 des Dichtgliedes 67 liegt unterhalb der Bohrung 68 abdichtend am Pumpenzylinder an. Zwischen der Bohrung 68 und der Planfläche 69 des Pumpengehäuses weist dieses eine durchgehende Nute 70 auf, die durch Überdeckung durch den rohrförmigen Bereich des Dichtgliedes einen an der Planfläche 71 des Dichtgliedes ausmündenden Kanal bildet. Die Ausgleichsluft gelangt über die innerhalb der Wandung des Pumpengehäuses verlaufende Bohrung 72 in den Behälterraum.

Mit der Anordnung nach Fig. 6 wird statt des nur als Formteil herstellbaren Dichtgliedes der vorangegangenen Beispiele eine preisgünstiger zu fertigende und montierbare Flachdichtung 73 verwendet. Die Flüssigkeitszuführung zum Hilfsventil 74 erfolgt über eine in der Wandung des Pumpengehäuses angeordnete Bohrung 75, die sich vom Flansch 76 des Pumpengehäuses bis zu dem am Pumpengehäuse befindlichen Fortsatz 77 erstreckt. Zur Verbindung der Bohrung 75 mit dem Behälterraum weist die Flachdichtung am inneren Umfang Durchbrüche 78 auf oder ist im Durchmesser größer gehalten als das Pumpengehäuse. Die Ausgleichsluft wird innerhalb des Kopfraumes 79 der Kolbenpumpe gefangen und über die in der Wandung des Pumpengehäuses versetzt zur Flüssigkeitsbohrung angeordnete Bohrung 80 in den Behälterraum geführt.

Die Erfindung ist nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden, sondern kann auch bei anderen stellungsunabhängigen Kolbenpumpen zu vorteilhaften Lösungen und weiteren, nicht dargestellten konstruktiven Ausbildungen führen.

Claims

1. Vorrichtung zum stellungsunabhängigen absatzweisen Entnehmen und Zerstäuben einer Flüssigkeit aus einem unter normalen Atmosphärendruck stehenden Behälter mit einer über Ein- und Auslaßventile verfügenden Kolbenpumpe, die in der Ruhestellung den Behälterraum nach außen abdichtet, bei der Betätigung der Kolbenpumpe jedoch über dieselbe zum Zwecke des Druckausgleichs eine Verbindung des Behälterraums mit der Außenatmosphäre freigibt und die über mindestens ein schwerkraftbetätigtes Hilfsventil verfügt, welches entweder innerhalb des Pumpengehäuses oder in einem zusätzlichen Bauteil enthalten und direkt oder indirekt über ein Verbindungsrohr mit dem Pumpengehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überkopf-Flüssigkeitsansaugstelle der Kolbenpumpe einen geringeren Abstand zur Planfläche der die Behältermündung verschließenden Dichtung aufweist als die Lufteintrittsstelle.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungsbereich der Kolbenpumpe durch ein Dichtglied überdeckt und die gesammelte Luft über dieses so weit weitergeführt wird, bis der Abstand von der Planfläche der Dichtung bis zur Eintrittsstelle der Luft in den Behälterraum den der Überkopf-Flüssigkeitsansaugstelle übersteigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtglied am Pumpengehäuse abdichtet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtglied einen mit einer Bohrung versehenen axialen Fortsatz aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des rohrförmigen Bereiches des Dichtgliedes mindestens eine axial verlaufende Bohrung enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführung im Bereich zwischen dem rohrförmigen Teil des Dichtgliedes und dem Pumpengehäuse erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der über das Pumpengehäuse greifende rohrförmige Bereich des Dichtgliedes nur partiell am Pumpengehäuse anliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der über das Pumpengehäuse greifende rohrförmige Bereich des Dichtgliedes im inneren Durchmesser größer bemessen ist als das Pumpengehäuse.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der vom rohrförmigen Bereich des Dichtgliedes überdeckte Teil des Pumpengehäuses nicht rotationssymetrisch ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführung über eine in der Wandung des Pumpengehäuses axial verlaufende Bohrung erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überkopf-Flüssigkeitsansaugstelle gegenüber der von der Kolbenpumpe vorgegebenen Stelle näher zur Planfläche der Dichtung verlegt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Wandung des rohrförmigen Bereichs des Dichtgliedes eine mit der Flüssigkeits-Ansaugstelle der Kolbenpumpe dicht verbundene und im Bereich der Planfläche des Dichtungsgliedes in den Behälterraum mündende Bohrung vorhanden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß von der Überkopf-Flüssigkeitsansaugung der Kolbenpumpe bis zur Planfläche des Dichtgliedes zwischen dem rohrförmigen Bereich des Dichtgliedes und dem Pumpengehäuse eine im Bereich der Planfläche des Dichtgliedes in den Behälterraum mündende Verbindung besteht und der rohrförmige Bereich des Dichtgliedes nur am unteren, dem Behälter zugewandten Ende auf den gesamten Umfang abdichtend am Pumpengehäuse anliegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Wandung des Pumpengehäuses eine mit der Flüssigkeitsansaugstelle der Kolbenpumpe dicht verbundene und im Bereich der Planfläche des Dichtungsgliedes in den Behälterraum mündende Bohrung vorgesehen ist.