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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgabepumpe für ein fluidförmiges Produkt.
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Abgabepumpen
für fluidförmige Produkte sind
aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und umfassen im Allgemeinen
einen Pumpenkörper, der
eine Pumpenkammer umschließt,
die zwischen einem Eintrittsventil und einem Ausgangsventil angeordnet
ist, sowie einen Kolben, der in den Pumpenkörper gleitet, um das in der
Pumpenkammer enthaltene Produkt auszustoßen. In bestimmten Fällen kann
die Pumpe zwei Kolben umfassen, einen oberen und einen unteren Kolben,
die bei der Betätigung bis
zum Öffnen
des Ausgangsventils und dem Ausstoß des in der Pumpenkammer enthaltenen
Produktes gemeinsam im Pumpenkörper
gleiten. Derartige Pumpen sind in den Dokumenten
FR 1486392 und
US 5,303,854 beschrieben.
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In
gewissen Fällen
können
insbesondere bei pharmazeutischen Produkten die Präzision der
Dosierung sowie das Sicherstellen, dass bei jeder Betätigung eine
vollständige
Dosis abgegeben wird, wesentliche Kriterien sein. Es ist insbesondere
wichtig, eine partielle Abgabe einer Dosis zu verhindern und ein
teilweises Füllen
der Pumpenkammer nach der Betätigung
der Pumpe zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Abgabepumpe für ein fluidförmiges Produkt
zu schaffen, welche die Genauigkeit der Dosierung bei jeder Betätigung der
Pumpe garantiert und die die Abgabe einer vollständigen Dosis sicherstellt.
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Die
vorliegende Erfindung hat auch zum Ziel, eine derartige Abgabepumpe
für ein
fluidförmiges Produkt
zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt und
zusammengebaut werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung hat somit eine Abgabepumpe für ein fluidförmiges Produkt
zum Gegenstand, die einen Pumpenkörper umfasst, der eine Pumpenkammer
aufweist, die zwischen einem oberen Kolben und einem unteren Kolben
eingeschlossen ist, wobei diese Kolben in dichter Weise im Pumpenkörper gleiten,
und wobei die Pumpenkammer ein Eintrittsventil und ein Ausgangsventil
umfasst, wobei der untere Kolben dann, wenn die Dosis vervollständigt ist,
mit dem Ausgangsventil zusammenwirkt, um dieses zu öffnen und
das Ausstoßen
des in der Pumpenkammer enthaltenen Produktes zu ermöglichen,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass der untere Kolben vom Sitz
des Eintrittsventils getrennt ausgebildet und in der Pumpenkammer
schwimmend montiert ist, wobei dieser untere Kolben durch den Sitz
des Eintrittsventils in seine Ruhelage zurückgeholt wird.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Ausgangsventil ein Ventilorgan, das in der Pumpenkammer
beweglich ist und das in seine Verschlussstellung durch den Druck
des in der Pumpenkammer enthaltenen Produktes vorgespannt wird,
wobei dieses bewegliche Ventilorgan eine Schulter aufweist, die
dann, wenn die Dosis vollständig
ist, mit dem unteren Kolben oder einem mit diesem fest verbundenen
Element derart zusammenwirkt, dass der untere Kolben das Ventilorgan
von seinem Ventilsitz weg zieht, um das Ausgangsventil zu öffnen.
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Vorteilhafterweise
ist der Außendurchmesser
des oberen Kolbens größer als
der Außendurchmesser
des unteren Kolbens.
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Vorteilhafterweise
ist der Ventilsitz des Eintrittsventils durch ein elastisches Element
wie zum Beispiel eine Feder zur Ruhestellung der Pumpe hin vorgespannt,
in welcher der untere Kolben oder ein mit diesem fest verbundenes
Element das Ausgangsventil zu seiner Verschlussstellung hin vorspannt.
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Vorteilhafterweise
wirkt der untere Kolben als Initialisierungselement, um bei der
ersten Betätigung
der Pumpe die in der Pumpenkammer enthaltene Luft auszustoßen.
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Vorteilhafterweise
wird dann, wenn die Pumpenkammer Luft enthält, ein Luft-Entleerungsdurchgang
zwischen dem unteren Kolben, dem oberen Kolben und dem Sitz des
Eintrittsventils gebildet, um das Austreiben von Luft aus der Pumpenkammer
zu ermöglichen,
wobei der untere Kolben in dichter Weise diesen Luftdurchgang verschließt, wenn
die Pumpenkammer abzugebendes, fluidförmiges Produkt enthält.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Ausgangsventilorgan eine zweite Schulter, die mit dem
unteren Kolben oder einem mit diesem unteren Kolben fest verbundenen
Element in der Ruhelage der Pumpe derart zusammenwirkt, dass der
untere Kolben das bewegliche Ventilorgan zu seiner Verschlussstellung hin
vorspannt.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch
genauer aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung ein nicht einschränkend
zu verstehendes Ausführungsbeispiel der
Erfindung erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer Pumpe gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Ruhelage,
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2 eine
der 1 ähnliche
Darstellung in der Initialisierungsstellung und
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3 eine
den 1 und 2 ähnliche Darstellung unmittelbar
vor dem Ausstoßen
des in der Pumpenkammer enthaltenen Produktes.
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Wie
in den Figuren dargestellt, umfasst die Pumpe einen Pumpenkörper 10,
in welchem in dichter Weise ein oberer Kolben 20 und ein
unterer Kolben 30 gleiten. Zwischen den Kolben 20 und 30 ist eine
Pumpenkammer 11 eingeschlossen, die ein Eintrittsventil 40 und
ein Ausgangsventil 50 aufweist. Das Eintrittsventil 40 kann
ein Kugelventil sein, das eine Kugel 41 umfasst, die mit
einem entsprechenden Ventilsitz 42 zusammenwirkt. Wenn
der Verwender die Pumpe betätigt,
gleiten die beiden Kolben 20 und 30 im Pum penkörper und
schließen
dabei das Eintrittsventil 40 so lange, bis sich das Ausgangsventil 50 öffnet, um
ein Ausstoßen
des Produktes zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung
wirkt der untere Kolben 30 oder ein mit ihm fest verbundenes
Element 70 dann, wenn die Dosis vollständig ist, mit dem Ausgangsventil 50 zusammen,
um es zu öffnen.
Die Dosis kann am Ende des Betätigungshubs
des unteren Kolbens 30 vollständig sein, doch ist es auch
möglich,
dass vor dem Ende des Hubs eine vollständige Dosis vorhanden ist.
In diesem Fall öffnet
sich das Ausgangsventil 50 bevor der untere Kolben seinen vollständigen Hub
durchlaufen hat. Insbesondere bei dem in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiel
umfasst das Ausgangsventil 50 ein bewegliches Ausgangsventilorgan 51,
das sich in der Pumpenkammer 11 in axialer Richtung verschieben
kann, wobei dieses bewegliche Ventilorgan 51 aufgrund des Drucks
des im Inneren der Pumpenkammer 11 vorhandenen Produktes
zu seiner Verschlussstellung hin vorgespannt ist, in der es an seinem
Ventilsitz 52 anliegt. Diese Anordnung stellt im Bereich
des Ausgangsventils eine perfekte Dichtigkeit sicher, da es unmöglich ist,
dass sich dieses vor dem Ausstoßen des
Produktes auf unerwünschte
Weise öffnet.
Das Ventilorgan 51 umfasst vorteilhafterweise eine erste Schulter 55,
die dann, wenn die Dosis vollständig
ist, mit den unteren Kolben 30 oder einem Element 70, das
mit dem unteren Kolben 30 fest verbunden ist, derart zusammenwirkt,
dass der untere Kolben 30 mechanisch das Ventilorgan 51 von
seinem Ventilsitz 52 zurückzieht, um das Ausgangsventil 50 zu öffnen. Vorteilhafterweise
umfasst das bewegliche Ventilorgan 51 des Ausgangsventils 50 auch
eine zweite Schulter 56, die in der Ruhelage der Pumpe
mit den unteren Kolben 30 oder einem mit diesem fest verbundenen
Element 70 derart zusammenwirkt, dass das bewegliche Ventilorgan 51 zu
seiner Verschlussstellung hin vorgespannt ist.
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Die
Arbeitsweise der Pumpe wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 1 und 3 beschrieben.
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In 1 befindet
sich die Pumpe in ihrer Ruhelage. Wenn der Verwender die Pumpe betätigt, übt er einen
axialen Druck auf den oberen Kolben 20 aus, der daraufhin
im Inneren des Pumpenkörpers 10 gleitet.
Da das in der Pumpenkammer 11 enthaltene fluidförmige Produkt
inkompressibel ist, treibt dieses auch den unteren Kolben 30 an,
in dichter Weise im Inneren des Pumpenkörpers 10 zu gleiten.
Das Eintrittsventil 40 wird in seine Verschlussstellung
durch den Druck des Produktes im Inneren der Pumpenkammer vorgespannt,
und dieses gilt auch für
das Ausgangsventil 50, dessen bewegliches Ventilorgan 51 ebenfalls
durch den Druck des Produktes im Inneren der Pumpenkammer 11 zu
seiner Verschlussstellung hin vorgespannt wird.
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Wenn
die Dosis vollständig
ist, gelangt man bei der in 3 dargestellten
Stellung an. Da der Durchmesser des unteren Kolbens 30 kleiner
ist als der Durchmesser des oberen Kolbens 20 verschiebt sich
während
der Betätigung
der Pumpe der untere Kolben 30 bzw. das mit dem unteren
Kolben 30 fest verbundene Element, das in den Figuren mit
den Bezugszeichen 70 bezeichnet ist, schneller als der
obere Kolben 20. Er bewegt sich somit aus seiner Stellung,
in welcher er mit der zweiten Schulter 56 in Berührung steht,
wie in 1 gezeigt, in seine Stellung, in welche er mit
der ersten Schulter 55 des beweglichen Ventilorgans 51 in
Berührung
kommt. In diesem Moment wirkt der untere Kolben mit dem beweglichen
Ventilorgan 51 zusammen, um dieses in axialer Richtung
in das Innere der Pumpenkammer hinein zu verschieben und es von
seinem Ventilsitz 52 zurückzuziehen, um das Ausgangsventil 50 zu öffnen und somit
das Ausstoßen
des in der Pumpenkammer 11 enthaltenen Produktes zu ermöglichen.
Der Abstand zwischen den Schultern 55 und 56 legt
den Augenblick des Öffnens
des Ausgangsventils und somit das Volumen der abzugebenden Dosis
fest. Es genügt, lediglich
diesen Abstand zu verändern,
um das Volumen der Dosis zu verändern.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
es somit, auf sehr einfache und kostengünstige Weise das Volumen der
abzugebenden Dosis zu variieren, indem nur ein einziges Element der
Pumpe modifiziert wird.
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Wie
in den Figuren dargestellt, umfasst das Eintrittsventil 40 der
Pumpenkammer 11 einen Ventilsitz 42, der schwimmend
im Inneren des Pumpenkörpers 10 montiert
ist und durch eine Feder zu seiner in 1 dargestellten
Ruhelage hin vorgespannt wird. Diese Feder 60 ist die Rückholfeder
der Pumpe. Vorteilhafterweise umfasst der untere Kolben 30 eine Schulter,
die mit dem Sitz des Eintrittsventils 42 in der Weise zusammenwirkt,
dass dann, wenn das Ausgangsventil offen ist, das in der Pumpenkammer 11 enthaltene
Produkt mit Hilfe des unteren Kolbens 30 ausgestoßen wird,
der in seine Ausgangslage durch die Feder 60 zurückgeholt
wird, die auf den Ventilsitz 42 einwirkt.
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Gemäß der Erfindung
ist der untere Kolben 30 getrennt vom Ventilsitz 42 des
Eingangsventils ausgebildet. Der Vorteil, den unteren Kolben 30 in
getrennter Weise auszubilden, wird im Folgenden unter Bezugnahme
auf 2 im Zusammenhang mit einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
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Wenn
das Ausgangsventil 50 offen ist, wird somit das in der
Pumpenkammer 11 enthaltene Produkt aus der Pumpenkammer
hinaus ausgestoßen, wobei
der untere Kolben im Inneren des Pumpenkörpers 10 unter der
Wirkung der zusammengedrückten Feder 60 so
lange nach oben ansteigt, bis der untere Kolben 30 bzw.
das mit diesem Kolben 30 fest verbundene Element 70 erneut
an der zweiten Schulter 56 des beweglichen Ventilorgans 51 des
Ausgangsventils 50 zur Anlage kommt, um dieses erneut zu seiner
Verschlussstellung hin vorzuspannen. Der in der Pumpenkammer durch
das Ausstoßen
des Produktes und das Ansteigen des Kolbens erzeugte Unterdruck öffnet das
Eintrittsventil 40, wobei besagte Kugel von ihrem Ventilsitz
abgehoben wird, um das Ansaugen einer neuen Dosis des Produktes
in das Innere der Pumpenkammer 11 zu ermöglichen.
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Die
Erfindung führt
somit zu zwei wesentlichen Vorteilen, nämlich einerseits bei jeder
Betätigung
den Ausstoß der
gesamten Dosis zu garantieren, indem sie jegliche teilweise Abgabe
des Inhalts der Pumpenkammer 11 verhindert. Tatsächlich kann sich
das Ausgangsventil 50 nicht öffnen, bevor die Dosis nicht
vollständig
ist, ganz gleich welche Betätigungskraft
durch den Verwender auf die Pumpe ausgeübt wird. Andererseits wird
die Präzision
der Dosierung durch das automatische Schließen des Ausgangsventils nach
dem Ausstoßen
der Dosis garantiert.
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Gemäß der Erfindung
ist der untere Kolben 30 getrennt vom Eintrittsventilsitz 42 ausgebildet.
Die Tatsache, dass der untere Kolben 30 in getrennter Weise
vom Eintrittsventilsitz 42 ausgebildet ist und dass dieser
untere Kolben 30 schwimmend im Inneren des Pumpenkörpers angeordnet
ist, ermöglicht es,
diesen unteren Kolben als Initialisierungselement zu verwenden.
Tatsächlich
hebt sich, wie in 2 dargestellt ist, bei der ersten
Betätigung
der Pumpe, bei welcher die Pumpenkammer 11 Luft enthält, der untere
Kolben 30 vom Eintrittsventilsitz 42 ab, da Luft kompressibel
ist, und es entsteht ein Luft-Abführdurchgang zwischen dem unteren
Kolben 30 und dem Eintrittsventilsitz 42, der
das Austreiben der in der Pumpenkammer 11 enthaltenen Luft
ermöglicht. Dieser
Luftdurchgang ist auch zwischen dem unteren Kolben 30 und
dem oberen Kolben 20 durch eine oder mehrere Rillen 29 sichergestellt,
die in einer vorderen Oberfläche
des oberen Kolbens 20 vorgesehen sind und die mit dem unteren
Kolben 30 am Ende des Hubweges bei der ersten Betätigung der
Pumpe zusammenwirken, wie dies in 2 dargestellt
ist. Diese Rille bzw. Rillen 29 wirken somit mit dem unteren
Kolben 30 in einer Stellung zusammen, die es ermöglicht,
das Totvolumen der Pumpenkammer 11 maximal zu begrenzen,
so dass nahezu die Gesamtheit der in dieser Pumpenkammer enthaltenen
Luft in der in 2 dargestellten Stellung ausgestoßen wird.
Wenn der Verwender den Druck auf die Pumpe ausgehend von der in 2 dargestellten
Stellung verringert, steigt die Gesamtheit des Pumpenmechanismus
unter der Wirkung der Rückholfeder 60 derart nach
oben, dass sich die Pumpenkammer mit dem Produkt durch das Eintrittsventil 40 hindurch
füllt.
Sobald das Produkt in die Pumpenkammer 11 eintritt, wird
der untere Kolben 30 automatisch durch das Produkt zu seiner
in den 1 und 3 dargestellten Position hin
vorgespannt, in welcher der untere Kolben 30 mit dem Ventilsitz 42 zusammenwirkt,
um in dichter Weise den zuvor erwähnten Luftdurchgang zu verschließen. Ab
diesem Moment kann sich der untere Kolben 30 nicht mehr
vom Ventilsitz 42 abheben, weil im Inneren der Pumpenkammer 11 inkompressibles
fluidförmiges
Produkt vorhanden ist. Bei den nachfolgenden Betätigungen der Pumpe arbeiten
somit der untere Kolben 30 und der Ventilsitz 42 gemeinsam
wie ein einstückiges
Element, und stellen dabei eine perfekte Dichtigkeit sicher, die
jegliches Austreten von Produkt durch den Luft-Abführdurchgang
hindurch vermeidet, der zum Initialisieren der Pumpe dient. Es sei
darauf hingewiesen, dass es sich bei der in den Figuren dargestellten
Ausführungsform
um eine besonders vorteilhafte Ausführungsform handelt, dass es
jedoch möglich
ist, andere Initialisierungsmittel vorzusehen, um die Pumpe zu initialisieren,
ohne dass zu diesem Zweck notwendigerweise der untere Kolben verwendet
wird.
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Andere
Abwandlungen können
vom Fachmann vorgesehen werden, ohne vom Rahmen der vorliegenden
Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.