DE4012241C2 - Fluidspender - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidspender nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Behälter mit horizontal orientierten Stößeln zum pumpenarti­ gen Verteilen von Fluid aus dem Behälter sind bekannt und im Einsatz. Ein typischer, herkömmlicher Spender dieser Art weist einen Zylinder mit einem darin gleitend angeordneten Stößel, ein erstes Einwegventil zur Steuerung des Fluidstro­ mes aus dem Behälter in den Zylinder, und ein zweites Einweg-Ventil zur Steuerung des Fluidstromes aus dem Zylinder durch einen Durchflußpfad im Stößel zum Äußeren des Behälters auf. Spender dieser Art verwenden ein schirmartiges Ventil als erstes Einwegventil und ein klappenartiges Ventil als zweites Einwegventil. Behälter mit vertikal orientierten Stößeln sind ebenfalls bekannt und im Einsatz. Spender dieser Art sind beispielsweise in der älteren deutschen Patentanmel­ dung P 39 26 855.1 der Anmelderin (Anmeldetag 15. 8. 1989) beschrieben und dargestellt.

Das Schirmventil arbeitet in vielen Fällen einwandfrei. Ein derartiges Ventil ist jedoch verhältnismäßig aufwendig in der Herstellung, und es sind Probleme aufgetreten, wenn das Ventil unter hohen Säulendrücken verwendet worden ist. Unter derartigen Bedingungen wird die Betätigung des Ventils bei Vorhandensein von Fremdstoffen, z. B. Schmutz und Haaren, gestört, und es ist eine sehr exakte Steuerung im Herstell­ vorgang notwendig, um einwandfrei arbeitende Schirmventile herzustellen.

Des weiteren ist ein Fluidspender der gattungsgemäßen Art aus der US-PS 44 37 585 bekannt. Bei einem derartigen Fluidspen­ der ist das erste Einwegventil außerhalb des Zylinders angeordnet, der Spender ist somit keine geschlossene Einheit und ist schwierig auszuwechseln. Auch ist die Feder dieser bekannten Vorrichtung so ungünstig angeordnet, daß Konstruk­ tion und Wartung des Spenders außerordentlich erschwert werden.

Ein Fluidspender nach der US-PS 26 22 539 weist einen in einem Zylinder gleitenden Stößel sowie ein erstes und ein zweites Sperrventil auf. Der Stößel gleitet im Zylinder ohne Dichtung. Wird der Stößel nach innen gedrückt, wird ein Fluidstrom vom Zylinder durch das Sperrventil in den Stößel­ raum erzielt. Solange der Gleitsitz zwischen Stößel und Zylinder aufrecht erhalten bleibt, erfolgt kein Rückfluß von Fluid aus dem Stößel in den Zylinder. Ein Lecken tritt jedoch an den Gleitsitzen auf, so daß bei diesem bekannten Fluid­ spender nur verhältnismäßig niedrige Säulendrücke gehalten werden können. Die Ausschaltung einer Leckgefahr ist jedoch bei derartigen Fluidspendern von außerordentlicher Bedeutung.

Bei einem Spender nach der GB-PS 808 722 verläuft der Auslaß durch den Stößel und bewegt sich zusammen mit dem Stößel. Das erste Einwegventil ist normalerweise geöffnet und schließt nur während des Druckhubes des Kolbens. Ein derartiger Betrieb ist relativ unwirksam, da er dazu führt, daß ein Teil des Fluids vor dem eigentlichen Schließen in den Behälter zurückgeführt wird. Dies hat zur Folge, daß ein Teil der Hubkraft des Bedienenden verloren geht. Auch hierbei ist das erste Ventil nicht Teil der Zylinderanordnung und ist nicht mit dem Zylinder zusammen entfernbar, was zu einem erhebli­ chen Überlaufen der Inhalts führen kann, wenn der Zylinder entfernt wird. Auch kann Fluid aus dem Behälter um das erste Ventil herum abströmen, und es kann ein Lecken um den Stößel herum nach außen auftreten.

Ein Fluidspender nach der GB-PS 10 19 717 ist so ausgebildet, daß die Rückführfeder stromaufwärts in bezug auf das erste Einwegventil angeordnet ist. Der Stößel gleitet über die Stößelstange, um das erste Ventil zu öffnen und zu schließen, und der Druckhub durch den Bedienenden führt zu einem Füllen des Zylinders, nicht zur Abgabe einer Füllung, so daß die Abgabe nur bei einem Rückhub erfolgt, ein Vorgang, der vom normalen Benutzer nicht erwartet wird. Der Fluidauslaß kommt direkt in Kontakt mit der Hand des Benutzers, was bei relativ wäßrigem Fluid zu einem Verspritzen des Fluids führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fluidspender der gat­ tungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß das Problem das Nachtropfens wirksam vermieden wird, daß mit einem derartigen Fluidspender höhere Flüssigkeitspegel gehalten werden können, und daß eine zuverlässigere Betriebsweise erreicht werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Fluidspender der gattungsgemäßen Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem derartigen Fluidspender schließen die beiden Dichtungen während des Betriebes ein konstantes Fluidvolumen zwischen sich ein, wobei der Abfluß durch die feststehende Düse nach außen erfolgt. Die Fluidabgabe am Ende des Druck­ hubes ist dabei vollständig abgeschlossen, weil zwischen den beiden Dichtungen ein konstantes Fluidvolumen vorhanden ist. Damit läßt sich das Problem des Nachtropfens lösen, das bei bekannten Fluidspendern einerseits zu einem optisch besonders unangenehmen Aussehen und andererseits zu einer Vergeudung von Fluidmaterial führt, wobei das abgegebene Material um den Auslaß herum aufgebaut und ein ordnungsgemäßer Betriebsablauf gestört wird. Die einwandfreie und saubere Arbeitsweise, die mit dem Fluidspender nach vorliegender Erfindung erzielt werden kann, beruht maßgeblich auf der Positionierung der Rückführfeder zwischen den ersten und zweiten Einwegventilen und auf der Verwendung eines normalerweise geschlossenen Ventils als erstes Ventil. Auch können mit dem Fluidspender nach der Erfindung höhere Fluidsäulen gehalten werden, wodurch sich ein zuverlässiger Betrieb ergibt, weil z. B. Fremdkörper wie Schmutz und Haar nicht unter das Ventil gelangen und das Ventil offen gehalten wird. Des weiteren können größere Toleranzen in bezug auf Härte und Dimensionen der elastischen Ventildichtung in Kauf genommen werden. Auch können gegenüber herkömmlichen, bekannten Fluidspendern sowohl die Herstell- als auch die Betriebskosten reduziert werden.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich­ nung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fluidspenders, der an einer Wand befestigt ist, und bei dem eine bevor­ zugte Ausführungsform der Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei der Stößel in der äußeren oder Ruheposition dargestellt ist,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 2, wobei der Stößel die innere oder Abgabeposition einnimmt,

Fig. 3A eine Teilschnittansicht ähnlich der nach Fig. 3, die den Betrieb des Einweg-Kapselventils während der Bewegung des Stößels von der Position nach Fig. 3 in die Position nach Fig. 2 zeigt,

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine Explosionsdarstellung des Kapselventils,

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 2, aus der eine andere Ausführungsform mit einem Federgehäuse hervor­ geht,

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der nach den Fig. 2 und 5 von weiteren Ausführungsformen der Erfindung mit einem einteiligen Stößel,

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 1, die einen vertikal orientierten Spender zeigt, und

Fig. 8 eine Teilschnittansicht längs der Linie 8-8 nach Fig. 7 in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1 ist ein Spenderbehälter 10 an einer Wand 11 befestigt dargestellt. Ein Ventilzylinder 12, der einen Stößel 13 und eine Auslaßdüse 14 aufweist, ist am Behälter 12 befestigt.

Nach Fig. 2 weist der Ventilzylinder 12 eine äußere Hülse 16 und eine innere Hülse 17 auf; der Stößel 13 gleitet in der inneren Hülse. Die äußere Hülse 16 ist durch Schraubverbin­ dung in einem Ansatz 18 des Behälters 10 befestigt, wobei eine O-Ringdichtung 19 zwischen diesen Teilen angeordnet ist. Die innere Hülse 17 sitzt gleitend in der äußeren Hülse 16 und besitzt O-Ring-Gleitdichtungen 20, 20a zwischen der inneren und der äußeren Hülse. Bei der dargestellten Ausführungsform dient die Auslaßdüse 14 auch dazu, die inneren und äußeren Hülsen in ihrer Position zu halten, wobei die Düse durch eine Öffnung in der äußeren Hülse führt und in eine zugehörige, mit Schraubgewinde versehene Öffnung der inneren Hülse eingeschraubt ist.

Der Stößel 13 gleitet in der inneren Hülse 17 und besitzt O-Ring-Gleitdichtungen 21, 21a. Der Stößel wird nach außen oder nach links in Fig. 2 durch eine Schraubenfeder 24 gedrückt, wobei eine Schulter 25 am Stößel als Anschlag zur Begrenzung der nach außen gerichteten Bewegung des Stößels dient. Eine Kappe 26 kann am äußeren Ende des Stößels 13 angeordnet sein, um eine größere Fläche für den Handeingriff mit dem Stößel und zur Begrenzung der nach innen gerichteten Bewegung des Stößels zu erzielen.

Ein Einwegventil 28 ist an einer Schulter an einem inneren Ende 29 der Hülse 16 angeordnet. Die Feder 24 dient dazu, das Ventil 28 in seiner Position gegen die Schulter zu halten, vorzugsweise mittels einer zwischen Feder und Ventil angeord­ neten Beilage 30.

Das Einwegventil 28, das auch als Kapselventil bekannt ist, ist im einzelnen in Fig. 4 gezeigt. Eine verhältnismäßig steife Beilage 32, die vorzugsweise aus Metall oder Hart­ kunststoff besteht, besitzt eine zentrische Öffnung 33 und weist an der zentrischen Öffnung vorzugsweise eine vorstehen­ de Ringschulter 34 auf. Normalerweise sind Schultern 34 an jeder Stirnseite der Beilage vorgesehen, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, so daß eine Orientierung der Beilage während des Zusammenbaues gewährleistet ist. Eine verhältnismäßig flexible, elastisch nachgiebige Dichtung 36 hat einen ringförmigen Rand 37 und eine zentrische Klappe bzw. Prall­ platte 38. Der Ringrand wirkt in der Weise, daß er die Dichtung auf der Beilage positioniert, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, und eine Fluiddichtung mit dem Ventilzylinder 12 ergibt. Die Klappe bzw. Prallplatte 38 ist mit dem Rand 37 mit Hilfe von Rippen 39 verbunden.

Wenn das Kapselventil seine Ruhestellung nach Fig. 2 ein­ nimmt, kommt die Klappe bzw. Prallplatte mit der Schulter in Eingriff und das Ventil ist geschlossen. Übersteigt der Druckunterschied an der Prallplatte einen vorbestimmten Wert, der durch die Konstruktion des jeweiligen verwendeten Ventils bestimmt ist, wird die Prallplatte von der Schulter weg bewegt, wie in Fig. 3A dargestellt, und das Ventil ist offen, so daß ein Durchfluß von rechts nach links in den Zeichnun­ gen, d. h. aus dem Behälter 10 in das Innere des Ventilzylin­ ders 12, möglich ist. Der Druck, bei dem das Kapselventil für den Durchfluß öffnet, kann durch Änderung der Härte und/oder Dicke des Materials des Ventilsitzes 36 und/oder die Höhe der Schulter 34 der Beilage 32 verändert werden.

Der gestreckte Zustand der Dichtung 36 beim Aufsetzen auf die Beilage 32 drückt die Klappe 38 gegen die Schulter 34, so daß das Ventil in die geschlossene Position vorgespannt ist. Für die meisten Anwendungsfälle hat der Druckunterschied, der notwendig ist, um das Ventil zu öffnen und einen Durchfluß durch das Ventil zu ermöglichen, etwa den 2- bis 4fachen Wert der Flüssigkeitsäule im Behälter.

Ein weiteres Einwegventil 41 ist im inneren Ende des Stößels 13 positioniert; dieses innere Ende wird teilweise durch einen nach innen gebogenen Flansch 42 geschlossen. Das Ventil 41 kann ein herkömmliches Entenschnabelventil sein, das vorzugsweise aus einem nachgiebigen elastomeren Material gegossen ist, welches komprimiert und durch den Flansch 42 eingesetzt werden kann.

Im Betrieb ist der Spender in der normalen oder Ruheposition in Fig. 2 dargestellt. Beide Ventile 28 und 41 sind geschlos­ sen, und eine bestimmte Fluidmenge des Behälters befindet sich im Innenraum 44 des Ventilzylinders. Fluid wird dadurch gespendet bzw. verteilt, daß der Stößel in die Position der Fig. 3 nach innen gedrückt wird. Die Feder 24 wird zusammen­ gedrückt und das Volumen des Raumes 44 wird reduziert. Die Erhöhung des Druckes auf das Fluid innerhalb des Zylinders drückt das Ventil in die Offen-Stellung, und Fluid strömt aus dem Raum 44 durch das Ventil 41 und den inneren Kanal 45 des Stößels, und durch die Düse 14 nach außen. Während dieses Vorganges bleibt das Einweg-Ventil 28 geschlossen.

Wenn der Handdruck auf den Stößel weggenommen wird, bewegt die Feder 24 den Stößel von der Spendeposition nach Fig. 3 gegen die Ruheposition nach Fig. 2. Das Klappenventil 41 schließt und der Druckunterschied am Ventil wird verringert. Dann bewirkt der Druck des Fluids im Behälter 10, daß die Klappe 38 des Kapselventils 28 nach links von der Schulter 34 weg bewegt wird, wodurch Fluid durch das Ventil in das Kammerinnere 44 strömen kann, wie in Fig. 3A gezeigt. Der Durchfluß setzt sich durch das Ventil 28 fort, bis der Druckunterschied auf den Wert zugenommen hat, bei dem die Elastizität der Dichtung die Klappe in Eingriff mit der Schulter bewegt hat und das Ventil schließt. Der Spender nimmt nunmehr den in Fig. 2 gezeigten Zustand ein, bei dem eine Fluidcharge im Zylinderraum 44 für einen weiteren Spendevorgang bereit ist.

Eine andere Ausführungsform des Spenders mit einem Federge­ häuse 51 ist in Fig. 5 gezeigt. Die Teile, die denen nach Fig. 1-4 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Federgehäuse 51, vorzugsweise ein Kunststoff­ gußteil, weist einen Kern 52 mit einem durch den Kern gehenden Kanal 53 und eine Hülse 54 auf, die mit dem Kern so zusammenwirkt, daß eine ringförmige Öffnung für den Sitz der Feder 44 festgelegt wird. Eine Aussparung 55 ist in das Federgehäuse eingebaut, um das Kapselventil zu halten und zu positionieren.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt; die Kappe 26 ist einstückig mit dem Stößel 13 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform hat die Auslaßdüse 14 ein inneres Ende 14a, das in einen seitlichen Abschnitt 45a des Innenkanals des Stößels vorsteht und als Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Stößels nach außen dient. Der Stößel selbst ist so ausgelegt, daß er in den Zylinder vom äußeren Ende des Zylinders her eingesetzt wird. Dies steht im Gegensatz zu den vorausgehenden Ausführungsformen, bei denen der Stößel in den Zylinder vom inneren Ende des Zylinders her eingesetzt wird, bevor die Kappe mit dem äußeren Ende des Stößels befestigt wird.

Bei dieser Ausführungsform hat die Feder 44 einen reduzierten Abschnitt 44a, der gegen eine Beilage 56 zwischen der Feder und dem Ventil 41 anliegt und das Ventil im Stößel an der erforderlichen Stelle hält. Ferner weist die Hülse 54 des Federgehäuses 51 eine Verlängerung 54a auf, die die gesamte Feder umschließt.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 ist der Spender vertikal angeordnet. Der Ventilzylinder 12 ist am Boden eines Spenderbehälters 10a befestigt. Ein Pfropfen 58 ist anstelle der Auslaßdüse 14 vorgesehen, und der O-Ring 21 ist weggelassen. Der Durchflußpfad verläuft durch den axialen Kanal 45 des Stößels 13, den Seitenkanal 45a und nach abwärts zwischen dem Stößel und dem Zylinder. Mit einer derartigen Konstruktion kann der Spender einer nach den vorausgehenden Ausführungsformen sein und in einer vertikalen Orientierung lediglich durch Auswechseln des Pfropfens für die Auslaßdüse und durch Weglassen des O-Ringes eingesetzt werden. Anderer­ seits kann ein Spender nach Fig. 7 und 8 auch nur für vertikalen Betrieb vorgesehen sein, wobei im Zylinder für den Pfropfen keine Öffnung und keine Nut im Stößel für den O-Ring vorhanden ist. Der lichte Abstand zwischen dem Stößel und dem Zylinder ist einer der Faktoren, der die Durchflußgeschwin­ digkeit des Fluids in dieser Ausführungsform beeinflußt.

Claims (10)

1. Fluidspender zur Verbindung mit einem Fluid-Speicherbe­ hälter (10), mit einem Ventilzylinder (12), der an dem Fluid-Speicherbehälter befestigbar ist, mit einem in dem Ventilzylinder gegen die Kraft einer Feder (24) von Hand betätigbaren, aus dem einen Ende des Zylinders mit seinem Betätigungsende (26) herausragenden Stößel (13), der einen Fluid-Durchströmkanal (45) zur Verbindung des Innenraums (44) des Zylinders mit einer Auslaßdüse (14) aufweist, mit einem ersten Einwegventil (28) zur Steue­ rung des Fluidstromes vom Fluid-Speicherbehälter zum Innenraum des Zylinders und einem zweiten Einwegventil (41) zur Steuerung des Fluidstromes aus dem Innenraum des Zylinders zum Fluid-Durchströmkanal (45), wobei das erste Einwegventil eine Scheibenanordnung mit einer zentrischen Öffnung mit einem umschließenden Ringrand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilzylinder (12) eine mit dem Fluid-Speicherbehäl­ ter (10) verbindbare äußere Hülse (16) sowie eine in die äußere Hülse eingesetzte innere Hülse (17) besitzt, in welcher der Stößel (13) gleitend geführt ist, wobei die äußere und die innere Hülse durch die Auslaßdüse (14) miteinander verbunden sind, daß das erste Einwegventil (28) im Ventilzylinder (12) und das zweite Einwegventil (41) im Stößel befestigt ist, wobei das erste, im Ruhezustand geschlossene Einwegventil eine flexible, elastisch nachgiebige Dichtung (36) aufweist, deren ringförmiger Rand (37) eine mit einer zentrischen Öffnung (33) versehene Beilage (32) umschließt und die eine über der zentrischen Öffnung liegende Prallplatte (38) besitzt, und daß der Stößel (13) und die innere Hülse (17) im Abstand versetzte erste und zweite miteinander in Eingriff stehende Gleitdichtungen (21, 21a) aufweisen, wobei diese Dichtungen den Durchflußpfad auf der Außen­ seite des Stößels (13) begrenzen.

2. Fluidspender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zylinder (12) und Stößel (13) zur Begrenzung der Auswärtsbewegung des Stößels (13) eine Anschlagvorrich­ tung (25) vorgesehen ist.

3. Fluidspender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Einwegventil (28) ein in sich ge­ schlossenes Druckhalteventil ist, daß die Beilage (32) eine vorstehende Ringschulter (34) an der zentrischen Öffnung (33) besitzt, und daß die Prallplatte (38) mit der Schulter (34) in Eingriff steht.

4. Fluidspender nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Einwegventil (41) ein flexibles Entenschnabelventil ist, das innerhalb des Stößelkanals angeordnet ist.

5. Fluidspender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) eine Schraubenfeder ist, die zwischen dem ersten und dem zweiten Einwegventil (28, 41) positioniert ist, und die das erste Einwegventil (28) in Eingriff mit dem Zylinder (12) drückt.

6. Fluidspender nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßdüse (14) im Ventilzylinder (12) im Fluid-Durchströmkanal zwischen der ersten und der zweiten Gleitringdichtung (20, 21) aufgenommen ist.

7. Fluidspender nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluid-Durchströmkanal (45) einen stromaufwärts gelegenen axialen, die Gleitdichtung (21a) passierenden Abschnitt und einen stromabwärts gelegenen seitlichen Abschnitt (45a) außerhalb der Gleitdichtung (21a) aufweist, und daß der Fluid-Durchströmkanal durch den axialen Abschnitt (45), den seitlichen Abschnitt (45a) und zwischen Stößel (13) und Zylinder (12) nach außen verläuft.

8. Fluidspender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilzylinder (12) eine Aussparung um die innere Öffnung (29) aufweist, wobei das erste Einwegventil (28) in der Aussparung positioniert ist, und daß eine Beilage (30) zwischen dem ersten Einwegventil (28) und der Feder (24) angeordnet ist.

9. Fluidspender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federgehäuse (51) im Ventilzylinder (12) zwischen der inneren Öffnung (29) und dem Stößel (13) vorgesehen ist, daß das Federgehäuse einen Kern (52) mit einem durchge­ henden Axialkanal (53) und einer Ringkammer (54) um den Kern aufweist, und daß die Feder (24) in der Ringkammer (54) angeordnet ist.

10. Fluidspender nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßdüse (14) im Ventilzylinder (12) im Strömungspfad zwischen dem Fluid-Durchströmkanal und dem Äußeren des Spenders aufgenommen ist und in den seitlichen Abschnitt (45a) des Fluid-Durchströmkanals vorsteht sowie mit dem Stößel (13) in Eingriff kommt, um die nach abwärts gerichtete Bewegung des Stößels zu begrenzen.