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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Pumpen und insbesondere auf
manuell betätigte Pumpen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren
zur Förderung
eines fliessfähigen
Materials unter Verwendung einer Pumpe.
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Pumpen,
die dafür
geeignet sind, Flüssigkeit von
einem Behälter
zu sprühen
oder anderweitig zu fördern,
wenn sie von einem Benutzer manuell betätigt werden, sind auf den Gebieten
der Kosmetik und Haushaltreinigungsprodukte weit verbreitet. Typischerweise
ist die Pumpe auf den Behälter
montiert und steht über
ein Tauchrohr mit der Flüssigkeit
in Verbindung. Wenn von einem Benutzer betätigt, zieht die Pumpe Flüssigkeit
vom Behälter
durch das Tauchrohr in den Pumpenkörper; und treibt dann die Flüssigkeit
vom Pumpenkörper
zu einem Auslass.
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Je
nach den Eigenschaften der zu fördernden
Flüssigkeit,
den erwünschten
Austritts-Fliessbedingungen und Kosten können unterschiedliche Anordnungen
für die
Pumpe, den Auslass und die Mittel für die Betätigung durch den Benutzer verwendet werden.
Zum Beispiel werden Triggersprühpumpen, wie
sie in
US 4 161 288 beschrieben
werden, üblicherweise
verwendet, um Haushaltreinigungserzeugnisse wie Flüssigwaschmittel
oder Polituren abzugeben. Fingerpumpen, wie sie in
EP 682 568 A beschrieben werden,
werden oft verwendet, um kosmetische Produkte wie Handlotionen oder
Parfüms
abzugeben.
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Bekannte
Pumpen umfassen aber typischerweise 10 bis 15 Bauteile, und daher
sind die damit verbundenen Werkzeug-, Verformungs- und Montagekosten
verhältnismässig hoch;
und dies oft bei bescheidenen Betriebseigenschaften.
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Insbesondere
offenbaren die Dokumente
EP 0
795 354 und
US 5 192
006 Pumpen gemäss
dem Oberbegriff von Anspruch 1, die einen innerhalb eines Zylinders
beweglichen Kolben umfassen, wobei diese beiden Teile eine Kammer
veränderlichen
Volumens definieren, ein Einlassventil die Zufuhr von fliessfähigem Material
zur Kammer steuert und eine Öffnung
durch ein Austrittsventil verschliessbar ist, so dass während der
Ausdehnung des Kammervolumens in die Kammer gezogenes, fliessfähiges Material
während
seiner Kompression unter Druck gesetzt wird. Die entsprechenden
Austrittsventile werden durch hydraulischen Druck geöffnet, der
auf das Austrittsventil wirkt, während
fliessfähiges
Material in einem Förderhub
von der Pumpe gefördert
wird, wenn der hydraulische Druck innerhalb des Kammervolumens einen
kritischen Grenzwert erreicht, wobei nach diesem Prinzip funktionierende
Vorrichtungen als Vorkompressionspumpen bekannt sind. Diese Pumpen
besitzen auch Teile, um eine mechanische Öffnung des Austrittsventils
während
des Ansaugens auszulösen,
d.h. während
des ersten Gebrauchs der Pumpe, wenn die Luft innerhalb der Pumpenkammer durch
das abzugebende Produkt ersetzt werden muss, wobei der Luftdruck
allgemein nicht genügt, um
den kritischen Grenzwert zu überwinden
bzw. um das Austrittsventil am Anfang des Rückhubs offen zu halten und
eine Luftrücksaugfunktion
zu ermöglichen,
damit der Auslass gesäubert
wird. In diesen Ausführungsformen
sind diese Teile aber als zusätzliche,
frei bewegliche Stücke
gestaltet. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Pumpen haben daher einen
verhältnismässig komplizierten
Aufbau und bestehen insbesondere aus einer grossen Anzahl von Teilen,
was zu hohen Herstellungskosten führt. Ausserdem muss bemerkt
werden, dass der Auslass nicht anders verschlossen werden kann als
dadurch, dass eine Überkappe
um das Bedienungsglied herum aufgesetzt wird, was ein weiteres Teil
darstellt und beim Gebrauch der Pumpe kompliziert ist. Ein leichtes
Verschliessen des Auslasses der Pumpe ist aber zum Beispiel beim
Versand von Pumpen wichtig, die bereits mit einem entsprechenden
Behälter zusammengebaut
sind, der das abzugebende Produkt enthält.
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Die
im Dokument
FR 2 742 487 beschriebene
Vorrichtung, die sich durch hydraulischen Druck öffnet, aber keine weiteren
Teile aufweist, die während
des Ansaugens oder zu Beginn des Rückhubs Hilfe leisten, weist ähnliche
Nachteile auf.
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Ein
weiterer Pumpentyp wird im Dokument
DE
25 13 766 offenbart. Diese Pumpe hat ein anderes Arbeitsprinzip,
indem das Austrittsventil in diesem Falle immer und nicht nur während der
Ansaugphase nicht durch hydraulischen Druck, sondern mechanisch
geöffnet
wird. Die Pumpe besteht ausserdem ebenfalls aus einer grossen Anzahl
von Teilen und erlaubt ein Schliessen des Auslasses ebenfalls nur
durch eine Überkappe.
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Es
ist daher ein Ziel von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, eine Pumpe zur Verfügung
zu stellen, die manuell betätigt werden
kann, gute Betriebseigenschaften bei der Abgabe fliessfähiger Materialien
besitzt und von verhältnismässig einfacher
Konstruktion ist. Unter „fliessfähigen Materialien" verstehen wir in
dieser Beschreibung jegliches nicht gasförmige Material, das unter Verwendung
der vorliegenden Erfindung zum Fliessen gebracht werden kann, darunter
ohne Einschränkungen
Flüssigkeiten
und viskose Materialien wie Cremes und Lotionen.
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Weitere
Ziele und Vorteile von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind u.a. einfache Fertigung, rasches Ansaugen, Widerstand
gegenüber
einem Kollabieren („Panelling") der Flaschen und
Sauberkeit nach Gebrauch, was unter Bezugnahme auf die folgende
Beschreibung offensichtlich werden wird.
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Einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Abgabevorrichtung
zur Verfügung
gestellt, die eine Quelle eines fliessfähigen Materials, eine Pumpe
zur Abgabe des fliessfähigen
Materials und Mittel, um der Pumpe das fliessfähige Material zuzuführen, umfasst,
wobei die Pumpe einen hohlen Kolben umfasst, der dafür geeignet
ist, sich innerhalb eines Zylinders so zu bewegen, dass der Kolben
und Zylinder zusammen eine Kammer veränderlichen Volumens definieren,
während
ein Ventil die Zufuhr fliessfähigen
Materials zur Kammer steuert, worin sich während einer ersten Betriebsphase der
Pumpe der Kolben innerhalb des Zylinders auswärts bewegt und die Kammer sich
vergrössert,
während
das Ventil die Zufuhr von fliessfähigem Material in die Kammer
zulässt,
und während
einer zweiten, darauffolgenden Betriebsphase der Pumpe der Kolben
sich innerhalb des Zylinders einwärts bewegt, so dass sich die
Kammer verkleinert, während
das Ventil die Zufuhr fliessfähigen
Materials zur Kammer oder aus der Kammer heraus mit dem Ergebnis
verhindert, dass während
der ersten Phase in die Kammer hereingezogenes fliessfähiges Material
unter Druck gesetzt wird.
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Das
Ventil besitzt vorzugsweise ein erstes Teil, das aus dem Zylinder
besteht oder von ihm getragen wird, sowie ein weiteres Teil, das
aus dem Kolben besteht oder von ihm getragen wird.
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Das
Ventil kann einen inneren Zylinder umfassen, der mit einem beweglichen
Einlassventil zusammenwirkt, das, wenn es sich innerhalb des inneren
Zylinders befindet, diesen gegen den Durchgang fliessfähigen Materials
abschliesst. Zweckmässigerweise
befindet sich das Einlassventilglied während des einen Teils des Pumpzyklus
ausserhalb des inneren Zylinders und während des übrigen Teils des Pumpzyklus
innerhalb des inneren Zylinders.
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Die
Pumpe umfasst vorzugsweise ein Austrittsventil, vorzugsweise ein
Vorkompressions-Austrittsventil.
Darunter verstehen wir ein mit dem Auslass verbundenes Ventil, das
eine bestimmte Gegenkraft und somit einen bestimmten Fluiddruck
verlangt, um zu öffnen
und fliessfähiges
Material entweichen zu lassen. Dadurch kann der Ausstoss der Abgabevorrichtung
von einer gewünschten
Form sein (zum Beispiel ein Strahl oder Spray). Vorzugsweise ist
das Vorkompressionsventil so ausgelegt, dass es ohne mechanischen
Eingriff durch die Unterdrucksetzung des fliessfähigen Materials geöffnet wird,
wenn fliessfähiges
Material gepumpt wird. Während
eines Ansaugvorgangs, wenn Luft zusammengedrückt wird, ist es aber vorzugsweise
so ausgelegt, dass es durch die Luft nicht geöffnet wird. Vielmehr ist in
dieser Phase ein mechanischer Eingriff erforderlich, um das Vorkompressionsventil
zu öffnen
und Luft entweichen zu lassen. Der mechanische Eingriff kann das Wirken
eines Teils sein, das auf einem Körper sitzt, der den Zylinder
umfasst, während
das Vorkompressionsventilglied Teil des Körpers sein kann, der den Kolben
umfasst.
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Einem
anderen Aspekt der Erfindung zufolge wird eine Pumpe zur Verfügung gestellt,
die eine Öffnung
umfasst, die durch ein Austrittsventil verschlossen werden kann,
das so ausgelegt ist, dass es durch mechanische Mittel geöffnet wird,
die während
des Ansaugens auf ein Ventilglied wirken, aber dass es durch den
auf das Ventilglied wirkenden hydraulischen Druck geöffnet wird,
wenn fliessfähiges
Material während
eines Förderhubs
von der Pumpe gefördert
wird, wobei das Ventilglied federnd vorgespannt ist, um die Öffnung zu
verschliessen, wenn sich die Pumpe im Ruhezustand befindet.
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Einem
weiteren Aspekt der Erfindung zufolge wird eine Pumpe zur Verfügung gestellt,
die eine Öffnung
umfasst, die durch ein Austrittsventil verschlossen werden kann,
das so ausgelegt ist, dass es durch den auf ein Ventilglied wirkenden
hydraulischen Druck geöffnet wird,
während
fliessfähiges Material
während
eines Förderhubs
von der Pumpe gefördert
wird, wobei das Ventilglied federnd vorgespannt ist, um das Ventil
zu verschliessen, wenn sich die Pumpe im Ruhezustand befindet, wobei
die Pumpe weiter mechanische Mittel umfasst, die so ausgelegt sind,
dass sie das Ventil am Beginn des Rückhubs so öffnen bzw. offen halten, dass
Luft durch die Öffnung
in die Pumpe gezogen wird.
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Noch
einem weiteren Aspekt der Erfindung zufolge wird eine Pumpe zur
Verfügung
gestellt, die für
die Förderung
fliessfähigen
Materials von einem Behälter
geeignet ist, worin die Pumpe Entlüftungsmittel umfasst, um den
Behälter
selektiv während
eines Teiles des Pumpzyklus zur Atmosphäre hin zu öffnen, sowie Verschlussmittel,
die während
des übrigen
Teils des Pumpzyklus den Behälter
gegenüber der
Atmosphäre
abschliessen, wobei dieser Teil einschliesst, wenn sich die Pumpe
im Ruhezustand befindet.
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Vorzugsweise
läuft die
Pumpe in eine Austrittssteuerkappe aus, die zwischen einer Betriebsposition,
in der fliessfähiges
Material ausgestossen wird, und einer Ruheposition, in der fliessfähiges Material
blockiert wird, verdreht werden kann.
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Die
oben definierten Aspekte können
einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden. In Ausführungsformen,
in denen eine nicht viskose (d.h. eine „dünne" oder „wässrige") Flüssigkeit
gepumpt werden soll, können
alle verwendet werden, und bevorzugte Ausführungsformen verwenden alle
von ihnen. In Ausführungsformen,
in denen ein viskoses Material gepumpt werden soll, zum Beispiel
eine Lotion oder eine Creme, können
zumindest die erste und die zweite Ausführungsform verwendet werden.
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Eine
Pumpe gemäss
der vorliegenden Erfindung umfasst zweckmässigerweise einen Körper, der
den Zylinder definiert, wobei der Körper bevorzugt eines oder mehrere
der folgenden Elemente umfasst, die integral mit dem Zylinder ausgebildet
sind:
ein Ventil oder Ventilteil, das das Einströmen fliessfähigen Materials
in die Pumpe steuert;
die genannten mechanischen Mittel, um
beim Ansaugen der Pumpe zu helfen und/oder ein Rücksaugen von Luft durch die
Austrittsöffnung
in die Pumpe zu ermöglichen;
ein
Bedienungsglied für
die Pumpe (zum Beispiel einen Griff oder einen Hebel);
eine
Ummantelung für
die Pumpe; und
eine integriert geformte Feder.
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Zweckmässigerweise
umfasst eine Pumpe gemäss
vorliegender Erfindung einen Körper,
den den Kolben definiert, wobei der Körper bevorzugt eines oder mehrere
der folgenden Elemente umfasst, die integral mit dem Kolben ausgebildet
sind:
ein Ventil oder Ventilteil, das das Einströmen fliessfähigen Materials
in die Pumpe steuert;
eine Austrittssteuerkappe mit einem „Ein-" und einem „Aus"zustand (die zweckmässigerweise
als Teil des Körpers
ausgeformt werden kann, der einen Zylinder umfasst, davon abgenommen
und an dem Körper
angebracht werden kann, der den Kolben umfasst, zum Beispiel durch
Einschnappen); und
das benannte Austrittsventil.
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Alternativ
können
Teile, die integriert als Teile des Körpers, der den Zylinder oder
Kolben umfasst, ausgeformt werden, auch davon getrennt hergestellt und
daran angefügt
werden.
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Die
Abgabevorrichtung kann ein Tauchrohr umfassen, das es ermöglicht,
fliessfähiges
Material in die Pumpe zu ziehen.
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Wie
oben bemerkt, kann in bestimmten Ausführungsformen die Austrittssteuerkappe
zusammen mit einem der anderen Teile ausgeformt werden, zum Beispiel
mit dem Körper, der
den Zylinder einschliesst, und daraus „herausgeschnappt" werden. Sie kann
dann vorzugsweise durch eine Schnappverbindung an dem den Kolben
definierenden Körper angebracht
werden. In einer solchen bevorzugten Ausführungsform wird die Steuerkappe
aus dem Bedienungsglied herausgeschnappt, das selbst vorzugsweise
als ein Teil des Körpers
ausgeformt wird.
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Vorzugsweise
ist eine hierin definierte Pumpe Teil einer Abgabevorrichtung, die
ausgelegt ist, um in der Hand gehalten zu werden.
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Gemäss einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Abgabe eines fliessfähigen
Materials zur Verfügung
gestellt, das die Verwendung einer Abgabevorrichtung oder Pumpe
eines jeglichen, zuvor definierten Aspekts umfasst.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie Ausführungsformen der Erfindung
realisiert werden können,
wird nun beispielhaft auf die beigefügten diagrammartigen Zeichnungen Bezug
genommen werden. Um die Erklärung
zu erleichtern, werden Teile getrennt gezeigt, die sonst als ein
einziges Bauteil ausgeformt werden können. In den Zeichnungen ist:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht einer Pumpe gemäss einer ersten Auführungsform
der vorliegenden Erfindung, bestimmt zur Anbringung am Hals einer
Flasche, die eine abzugebende, dünne Flüssigkeit
enthält;
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2 eine
geschnittene Seitenansicht des Pumpmechanismus der Pumpe von 1 in
einer Ruhelage, aber mit seiner Austrittssteuerkappe gebrauchsfertig
konfiguriert;
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3 eine
geschnittene Seitenansicht des Pumpmechanismus von 2 in
einer Zwischenposition des Rückhubs;
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4 eine
geschnittene Seitenansicht des Pumpmechanismus von 2,
der sich dem Ende des Förderhubs
nähert;
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5 eine
geschnittene Seitenansicht des Pumpmechanismus von 2 am
Ende des Förderhubs;
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6 eine
geschnittene Seitenansicht des Pumpmechanismus von 2 in
einer Ruhelage, wobei die Austrittssteuerkappe für Lagerung oder Transport konfiguriert
ist; und
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7 eine
Querschnittsansicht des durch Pfeile in 5 angedeuteten
Bereichs.
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1 zeigt
eine Pumpe 2 gemäss
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gebrauchsfertig
und in der Ruhelage. Der Pumpenbausatz 2 ist zum Anbringen
am Schraubhals einer (nicht gezeigten) Flasche durch einen Sicherungsring 4 mit Gewinde
bestimmt. Die Flasche enthält
eine Flüssigkeit,
und zwar eine nicht viskose wässrige
Reinigungsflüssigkeit.
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Der
Körper 6 der
Pumpe ist ein einziges Kunststoffformteil, das zur Verfügung stellt:
einen
stehenden Innenzylinder 8, der genau passend das obere
Ende eines Tauchrohres 10 aufnimmt;
einen stehenden
Aussenzylinder 12 mit einem sich ausweitenden unteren Ende 14,
das durch den Sicherungsring 4 am Flaschenhals festgeklemmt
wird, um die Pumpe fest am Hals der Flasche anzubringen;
einen
liegenden Innenzylinder 16, der über eine Öffnung 18 mit dem
stehenden Innenzylinder 8 (und daher mit dem Tauchrohr 10)
in Verbindung steht;
einen liegenden Aussenzylinder 20,
der selektiv mit dem liegenden Innenzylinder 16 und mit
einem Auslass 22 (wie eingehend zu beschreiben sein wird)
in Verbindung steht;
eine Hüllwand
oder Ummantelung 24, die die vier eben beschriebenen Zylinder
umhüllt;
und
einen mit einem biegsamen, angeformten Scharnier 28 mit
der Ummantelung verbundenen Auslösehebel 26.
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Der
zweite liegende Zylinder umgibt den ersten liegenden Zylinder und
ist in dieser Ausführungsform
länger
als dieser.
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Ebenfalls
gezeigt werden weitere Merkmale des Körpers 6 mit einer
Entlüftungsöffnung 30 in
der Wand des Aussenzylinders 20, mechanischen Mitteln in
Gestalt eines gekrümmten
Fingers 32 (siehe 2 und 7),
der vom Ende des liegenden Innenzylinders 16 hervorsteht,
und einem Anschlag für eine
Spiralfeder 34 (siehe 1), wobei
der Anschlag durch den vorderen Abschnitt des stehenden Aussenzylinders 12 und über dem
Aussenzylinder durch einen Vorsprung 36 gebildet wird.
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Nunmehr
auf 2 Bezug nehmend, umfasst ein zweites Teil ein
Schiffchen 38 mit einem Einlassventilglied 40,
das in bestimmten Lagen des Schiffchens einen dichtenden Verschluss
innerhalb des liegenden Innenzylinders 16 herstellt, sowie
koaxial damit einen Kolben 42, der innerhalb des liegenden
Aussenzylinders 20 immer einen dichtenden Verschluss herstellt.
Das Einlassventilglied 40 ist selbst zylinderförmig und
hat ein ausgeweitetes, aufgeweitetes distales Ende 44.
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Der
Kolben hat an seiner Aussenseite zwei ringförmige Dichtungsmanschetten.
Die eine Dichtungsmanschette 46 bildet den Abschluss der
Kolbenwand, obwohl nach aussen aufgeweitet. Die andere Dichtungsmanschette 48 ist
von der Dichtungsmanschette 46 geringfügig beabstandet und hat die Gestalt
eines herabhängenden
Stücks,
das vom liegenden Aussenkolben nach aussen vorspringt. Jede Dichtungsmanschette
umfasst einen Abschnitt 50, der direkt von der Kolbenwand
schräg
nach aussen vorspringt, sowie einen Endabschnitt 52, der
parallel zur Hauptwand des Kolbens ist.
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Das
Schiffchen besteht aus einem Material mit einer gewissen Biegsamkeit,
zum Beispiel Polyethylen, oder einem thermoplastischen Elastomer.
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Vorzugsweise
besteht das Schiffchen aus einem biegsameren Material als der Körper. Der
Körper
kann typischerweise aus Polypropylen bestehen.
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Es
wird aus den Zeichnungen ersichtlich sein, dass eine Austrittssteuerkappe 54 auf
das Schiffchen montiert, aber getrennt hergestellt ist. Tatsächlich wird
sie als ein Teil des Körpers 6 innerhalb des
Hebels 26 ausgeformt, daraus herausgeschnappt und auf das
Schiffchen 38 aufgeschnappt.
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Das
Ventilglied 40 und der Aussenkolben 42 weisen
beide zur Öffnung 18 des
Körpers 6 hin,
indem sie auf der einen Seite einer starken Querwand 56 des
Schiffchens 38 sitzen. Diese Wand endet in einem ringförmigen äusseren
Gebilde 58, das einen gewölbten Querschnitt besitzt,
wie in 2 bis 6 gezeigt. Die Austrittssteuerkappe 54 ist
auf dieses ringförmige
Gebilde aufgeschnappt, wobei die Kappe 54 eine entsprechend
geformte ringförmige
Aussparung besitzt. Längs
durch die Querwand 56 ist ein Durchlass 60 ausgebildet.
Der Durchlass 60 hat die Gestalt eines gebogenen Schlitzes,
der den gebogenen Finger 32 genügend lose aufnimmt, so dass Flüssigkeit
durch den Schlitz fliessen kann, selbst wenn sich der gebogene Finger
im Schlitz befindet (siehe 7). Von
der Flasche gezogene Flüssigkeit muss
durch den Durchlass 60 hindurchgehen. Der Durchlass 60 führt zu einem
Austrittsventil 62, das seinerseits zur Austrittsöffnung 22 führt, die
in der Kappe 54 ausgebildet ist (später eingehender zu beschreiben).
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Das
innere Ventilglied, der Aussenkolben, die Querwand 56 und
das Ventilglied 62 sowie seine zugehörigen Teile können alle
aus einem einzigen Material und in einem Arbeitsgang ausgeformt
werden. In einer anderen Ausführungsform
kann es aber erwünscht
sein, das Ventilglied 64 des Ventils aus einem separaten
Material auszuformen und es an den übrigen Teil des Schiffchens 38 anzufügen, damit
das Ventilglied 64 unterschiedliche Biegeeigenschaften hat.
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Das
Ventilglied 64 umfasst einen Stopfen 66, der durch
seine eigene Membran 70 federnd gegen eine Ventilöffnung 68 gedrückt wird;
alle Teile des Schiffchens 38 bildend.
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Die
Austrittssteuerkappe 54 kann gegen das Schiffchen verdreht
werden. Abwärts
von der Ventilöffnung 68 ist
eine Bohrung 61 vorhanden, die zu einer Öffnung 72 führt. In 2 bis 6 ist
erkennbar, dass die Öffnung 72 von
einem erhöhten,
ringförmigen
Rand 74 umgeben ist. Abwärts von der Öffnung 72 gibt
es einen Pfad für
Flüssigkeit
durch eine normale Drallkammer, so dass die Flüssigkeit als ein feiner Spray
aus der Austrittsöffnung 22 austritt.
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Die
Kappe 54 hat am Ende der Pumpe eine Querwand 76,
die nur von der Austrittsöffnung 22 durchbrochen
ist. Von dieser Wand hängen
eine zylindrische Aussenwand 78 und eine zylindrische Innenwand 80 herab.
Diese zylindrischen Wände
sind koaxial und besitzen die gleiche Länge. Die ringförmige Aussparung,
die den ringförmigen
Vorsprung 58 der Querwand 56 des Schiffchens 38 aufnimmt,
ist in dieser zylindrischen Innenwand 80 ausgebildet. Das Ventil 62 befindet
sich innerhalb der zylindrischen Innenwand 80. Genau genommen
befindet sich das Ventil 62 in einer De-facto-Kammer, die
von der zylindrischen Innenwand 80, der Querwand 56 des
Schiffchens und der Querwand 76 der Kappe begrenzt wird.
Die zylindrische Innen- und Aussenwand der Kappe ist mit dem Innen-
und Aussenzylinder des Körpers 6 koaxial,
aber die zylindrische Aussenwand 78 der Kappe überlappt
die Aussenwand des Körpers genügend weit,
um die Spiralfeder 34 unterzubringen (siehe 1).
Die Spiralfeder wirkt so, dass sie das Schiffchen und den Körper auseinander
drückt,
und zwar zu der in 2 und 6 gezeigten
Ruhelage. Der Deutlichkeit halber wird die Spiralfeder in 2 bis 6 nicht
gezeigt.
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Die
zylindrische Innenwand der Kappe besitzt auf einem Quadranten ihrer
zylindrischen Innenseite eine erhabene Fläche 82 (siehe 6 und 7).
Es ist ersichtlich, dass im Bereich der Bezugszahl 82 die
Wand in 6 dicker als in 2 bis 5 gezeigt
wird und dass sie in 6 mit dem ringförmigen Rand 74 in
Berührung
steht. Wenn die Fläche 82 mit
dem ringförmigen
Rand 74 in Berührung
steht, der die Öffnung 72 umgibt,
befindet sich die Kappe in ihrer geschlossenen Position, und Flüssigkeit
kann von der Pumpe nicht abgegeben werden. Wenn die Kappe – in dieser
Ausführungsform um
90° – gedreht
wird, bewegt sich die Fläche
von ihrer verschliessenden Position weg, und Flüssigkeit kann durch die Öffnung 72 zum
Auslass 22 fliessen. Dies ist der in 2 bis 5 gezeigte
Zustand, in dem zu sehen ist, dass eine diskrete Lücke zwischen der
Innenseite der zylindrischen Innenwand der Kappe und dem ringförmigen Rand 74 existiert.
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Im
Gebrauch bewirkt ein Herabdrücken
des Hebels 26 durch einen Benutzer eine Bewegung der Kappe 54 und
des Schiffchens 38 gegen die Vorspannung der Feder 34 relativ
zum Körper 6,
und eine darauf folgende Bewegung des Schiffchens 38 durch
die Vorspannung der Feder 34 zurück zur Ruhelage bewirkt, dass
Flüssigkeit
durch das Tauchrohr 10, die Öffnung 18 und von
dort über
die Pumpe zum Auslass 22 gezogen wird. Weitere Einzelheiten
bezüglich
der Arbeit der Pumpe 2 werden nunmehr unter Bezugnahme
auf 2 bis 6 gegeben.
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Anfänglich ist
die Pumpe 2 in der Ruhelage konfiguriert, wie in 6 gezeigt,
wobei sich die Kappe in der „Aus"position befindet.
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In
dieser Ruhelage befindet sich das innere Ventilglied 40 gerade
jenseits der Ausdehnung des liegenden Innenzylinders 16.
In dieser Position befindet sich die Entlüftungsöffnung 30 zwischen
den Dichtungsmanschetten 46, 48 des Schiffchens 38. Das
Ventil 62 ist ebenfalls geschlossen. Selbst wenn die Flasche
geschüttelt
oder auf den Kopf gestellt wird, gibt es für die Flüssigkeit keine Möglichkeit
zu entweichen.
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Die
erste Aufgabe besteht darin, die Kappe durch eine Drehung von 90° in die in 2 gezeigte „Ein"position zu bringen.
Dabei koppelt der Hebel so an zwei aus der Aussenwand der Kappe
hervorstehende (nicht gezeigte) Zapfen an, dass in der „Ein"position die Bewegung
des Hebels zum Schiffchen 38 übertragen wird.
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Zu
Beginn der Arbeit sind die Kammern und Kanäle der Pumpe 2 wahrscheinlich
mit Luft gefüllt. Ein
Ansaugen der Pumpe 2 muss erfolgen, ehe sie Flüssigkeit
vom Vorrat im Behälter
abgeben kann. Das Ansaugen umfasst ein Herausspülen der Luft aus den verschiedenen
Kammern und Kanälen
der Pumpe 2, so dass sie mit Flüssigkeit gefüllt werden. Das
Ansaugen der Pumpe erfolgt durch einen Benutzer, der eine Hin- und
Herbewegung des Schiffchens 38 relativ zum Körper 6 gegen
die Vorspannung der Feder 34 und eine darauf folgende Rückbewegung des
Schiffchens 38 durch die Vorspannung der Feder 34 zur Ruhelage
veranlasst. Es ist erwünscht,
dass der Ansaugvorgang eine minimale Anzahl von Hüben des
Schiffchens 38 beinhaltet, ehe Flüssigkeit von der Pumpe 2 abgegeben
wird. Die gezeigte Pumpe ist dafür
angepasst, die Anzahl der für
das Ansaugen erforderlichen Hübe
zu minimieren, vorzugsweise im Durchschnitt nicht mehr als drei
und stärker
bevorzugt im Durchschnitt nicht mehr als zwei.
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Wenn
das Schiffchen 38 aus der Ruhelage der 2 wegbewegt
wird, nimmt es die in 3 gezeigte Zwischenposition
ein. In der Zwischenposition hat sich das Ventilglied 40 in
den liegenden Innenzylinder 16 hineinbewegt, und im Ergebnis
umfängt
der liegende Aussenzylinder 20 eine geschlossene Kammer.
Der Aussenkolben 42 bewegt sich weiter in den liegenden
Aussenzylinder 20 hinein und drückt die Luft in der geschlossenen
Kammer zusammen. Der Druck in der geschlossenen Kammer steigt an,
aber der entwickelte Luftdruck genügt nicht, um das Ventil 62 zu öffnen, indem
der Stopfen 66 gegen die Vorspannung der Membran 70 von
der Ventilöffnung 68 weggedrückt würde. Vielmehr
wird es durch den gebogenen Finger 32 geöffnet, der
mit der Membran 70 in Berührung kommt und den Stopfen 66 mechanisch gegen
die Vorspannung der Membran 70 von der Ventilöffnung 68 hebt.
Das Öffnen
des Austrittsventils 62 durch mechanische Mittel wie den
gebogenen Finger 32 gegen Ende des Förderhubs der Pumpe 2 ermöglicht trotz
der Vorspannung der Membran 70, die das Austrittsventil 62 zu
verschliessen sucht, und trotz der (im Vergleich zu Flüssigkeiten)
verhältnismässig hohen
Komprimierbarkeit der Luft ein Entweichen der unter Druck stehenden
Luft aus dem liegenden Aussenzylinder 20.
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Wenn
das Schiffchen 38 vom Ende des Förderhubs zur Ruhelage zurückkehrt,
fällt der
Druck innerhalb der Pumpenkammer, die zwischen dem Schiffchen und
dem liegenden Aussenzylinder definiert wird, unter den Atmosphärendruck
ab. Dies hat eine Anzahl signifikanter Auswirkungen, darunter die folgenden.
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Erstens,
wenn sich das Schiffchen 38 vom Ende des Förderhubs
an zuerst zu bewegen beginnt, wird das Austrittsventil 62 noch
durch den gebogenen Finger 32 offen gehalten. Dies verursacht
momentan ein Rücksaugen
von Luft durch die Austrittsöffnung 22.
Die Vorteile dieses Rücksaugens
werden später
unter Bezugnahme auf den normalen (nicht ansaugenden) Betrieb der
Pumpe 2 beschrieben werden. Nach Abrücken des gebogenen Fingers 32 von
der Membran 70 schliesst das Austrittsventil 62.
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Zweitens
wird ein Unterdruck im liegenden Aussenzylinder 20 ausgebildet.
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Während das
Schiffchen 38 zur Ruhelage zurückkehrt, bewegt sich das Ventilglied 40 über den Innenzylinder 16 hinaus
und bewirkt, dass Flüssigkeit durch
den Innenzylinder 16 in den Aussenzylinder 20 fliesst,
um die entstandenen Unterdruckbedingungen abzubauen.
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Die
Anzahl von Hüben,
die für
ein Ansaugen der Pumpe 2 erforderlich sind, wird von den
relativen Abmessungen der Zylinder und des Tauchrohrs abhängen. Wenn
der Aussenzylinder 20 nach dem ersten Hub nicht mit Flüssigkeit
gefüllt
ist, dann sind weitere Hübe
erforderlich. Durch Öffnen
des Austrittsventils 62 mit dem gebogenen Finger 32 gegen
Ende des Förderhubs
während
des Ansaugens wird ein völliges
Entweichen der Luft aus dem Aussenzylinder 20 ermöglicht,
und zwar trotz der Vorspannung der Membran 70, die das
Austrittsventil 62 zu verschliessen sucht, wodurch die
Wirkung jedes ansaugenden Förderhubs
maximiert und folglich die Anzahl der Ansaughübe verringert wird, die für gegebene
Abmessungen der Zylinder und des Tauchrohrs erforderlich sind. Ohne
den gebogenen Finger 32 würde die verhältnismässig hohe
Kompressibilität
der Luft gegen Ende jedes ansaugenden Förderhubs bedeuten, dass der
im Aussenzylinder 20 erzeugte Druck nicht genügt, um das
Austrittsventil 62 zu öffnen,
folglich würde
Luft im Aussenzylinder 20 zurückbleiben und die Wirkung jedes
ansaugenden Förderhubs
verringern.
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Nachdem
die Pumpe 2 einmal angesaugt worden ist, ist sie bereit,
Flüssigkeit
abzugeben. Der Abgabebetrieb wird hierunter beschrieben.
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Wiederum
wird das Schiffchen 38 von der Ruhelage zu der in 3 gezeigten
Zwischenposition verschoben. In der Zwischenposition hat sich das Ventilglied 40 innerhalb
des Innenzylinders 16 bewegt. Die Positionierung des Ventilgliedes 40 innerhalb
des Innenzylinders 16 macht aus dem Aussenzylinder 20 ein
geschlossenes Volumen. Der Aussenkolben 42 bewegt sich
in den Aussenzylinder 20, wobei er die Flüssigkeit
im geschlossenen Volumen komprimiert. Da die Flüssigkeit praktisch unkomprimierbar
ist, steigt der Druck im geschlossenen Volumen rasch an und bewirkt
ein Öffnen
des Austrittsventils 62 unter dem hydraulischen Druck,
der auf die Membran 70 des Austrittsventils 62 wirkt.
Flüssigkeit geht
durch den Durchlass 61, durch die Öffnung 72, durch einen
Einsatz bzw. eine Drallkonfiguration, die die Flüssigkeit in einen Spray zerteilen
und ihr einen Drall erteilen, und wird durch den Auslass 22 abgegeben.
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Andererseits
wird das Ventil 62 durch den hydraulischen Druck nicht
geöffnet,
wenn der Benutzer keine genügend
grosse Kraft ausübt.
Der Benutzer muss eine Schwellenkraft ausüben, um einen genügend hohen
hydraulischen Druck zu entwickeln, der das Ventil öffnet. Dadurch
wird gewährleistet,
dass das fliessfähige
Material, wenn es austritt, in einer gewünschten Form austritt (zum
Beispiel in dieser Ausführungsform
als ein feiner Spray).
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Die
Eigenschaften der Kappe 54 und/oder der Öffnung können variiert
werden, um einen Spray oder andere, gewünschte Abgabebedingungen zu schaffen,
die für
die abzugebende Flüssigkeit
zweckmässig
sind.
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3 zeigt
auch, dass die Entlüftungsöffnung 30 nunmehr
offen ist, was bedeutet, dass der kleine Unterdruck in der Flasche
abgebaut ist.
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Die
Anordnung eliminiert oder verringert ein Kollabieren („Panelling") der Flasche. Nur
zur Ruhelage hin, wenn die Entlüftung
nicht erforderlich ist, werden die Entlüftungsmittel geschlossen, indem
sie durch die Abdichtungsmanschetten 46, 48 des
Schiffchens und durch den Abschnitt des Kolbens 42, der sie
verbindet (wie in 2 gezeigt), nach beiden Seiten
hin verdeckt werden.
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Flüssigkeit
wird von der Austrittsöffnung 22 bis
zum Ende des Förderhubs
abgegeben. 5 zeigt die Pumpe 2 am
Ende des Förderhubs.
In dieser Position wird die Bewegung durch ein Anschlagen des Endes
des Aussenzylinders des Körpers
an die Unterseite der Querwand 76 der Kappe beendet.
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Während das
Schiffchen 38 vom Ende des Förderhubs zur Ruhelage zurückkehrt,
geht der Druck im Schiffchen 38 verloren. Das hat eine
Anzahl von Auswirkungen.
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Erstens
wird, während
sich das Schiffchen 38 zuerst vom Ende des Förderhubs
an zu bewegen beginnt, das Austrittsventil 62 nunmehr durch
den gebogenen Finger 32 offen gehalten. Dies bewirkt, dass etwas
Luft durch die Austrittsöffnung 22 und
deren Zufuhrkanäle
zurückgesaugt
wird. Dadurch wird Flüssigkeit,
die in der Austrittsöffnung 22 und
den angrenzenden Kanälen
zurückgeblieben
ist, nach innen getrieben, wodurch ein Nachtropfen verringert und eine
Blockierung durch nichtflüchtige
Reste verhindert wird, die sonst in den Kanälen austrocknen könnten.
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Nach
Abrücken
des gebogenen Fingers 32 von der Membran 70 schliesst
das Austrittsventil 62.
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Zweitens
wird Flüssigkeit
durch die Einlassöffnung 18 in
den ersten Zylinder 16 gezogen.
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Drittens
bildet sich ein Unterdruck in der durch das Schiffchen 38 und
den Aussenzylinder 20 definierten Kammer aus.
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Während das
Schiffchen 38 zur Ruhelage zurückkehrt, bewegt sich das Einlassventilglied 40 über den
Innenzylinder 16 hinaus, so dass die Flüssigkeit im Innenzylinder 16 durch
den Druckunterschied zwischen den Zylindern in den Aussenzylinder 20 gezogen
werden kann. So bleibt der Aussenzylinder 20 mit Flüssigkeit
angefüllt,
und die Pumpe 2 ist bereit, bei weiterer Betätigung durch
einen Benutzer Flüssigkeit
aus der Austrittsöffnung 22 abzugeben.
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Die
erwähnten
Pumpen können
in einen Auslöse-
(Trigger-) mechanismus eingebaut werden. Dieses Format eignet sich
besonders für
die Abgabe von Haushaltreinigungsprodukten, darunter „dünnen" Flüssigkeiten
wie Flüssigwaschmitteln,
Polituren, sowie von Gartenbauprodukten wie Insektiziden, Fungiziden
und Blattnahrung; und auch dickeren Flüssigkeiten, zum Beispiel flüssigen Seifen,
Shampoos, Haarpflegemitteln, Cremes, Lotionen, Saucen, Sirupen;
die zum Beispiel Reinigungsprodukte, Kosmetikprodukte, Gesundheitsfürsorgeartikel
(zum Beispiel Hautpflegemittel) und Nahrungsmittel sind.
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Alternativ
können
die Pumpen in einen Fingerpumpenmechanismus eingebaut werden. Dieses Format
eignet sich besonders für
die Abgabe „dicker" kosmetischer Flüssigkeiten
oder Schönheitsmittel wie
Handlotionen und Feuchtigkeitscremes. Alternativ können die
Pumpen in einen Fingerspraymechanismus eingebaut werden. Dieses
Format eignet sich besonders zur Abgabe „dünner" kosmetischer und Schönheitsmittel
wie Parfüms.
In letzteren Ausführungsformen
würde die
Flüssigkeit
nicht von der Endseite der Kappe her austreten, wie in 1 bis 6 gezeigt,
sondern von einer Austrittsöffnung
an einer anderen Stelle; zum Beispiel von der Seite der Kappe oder
durch einen sich von der Kappe her erstreckenden Schnabel. Die Endfläche bliebe
frei, um darauf drücken
zu können.
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Obwohl
die erwähnten
Pumpen als Zylinder umfassende Pumpen beschrieben worden sind, ist es
für den
Fachmann klar, dass dadurch der Umfang der Erfindung nicht auf Ausführungsformen
beschränkt
wird, die Zylinder von kreisförmigem
Querschnitt umfassen. Jeder geeignete Querschnitt wie quadratisch,
rechteckig oder elliptisch kann verwendet werden, solange das dazugehörige Kolben-Nentilglied
einen komplementären
Querschnitt besitzt und die betreffenden Teile zusammenwirken. Gleichermassen
sind Bezugnahmen auf liegend und stehend nur der Deutlichkeit und
Verständlichkeit
halber gemacht worden und dürfen
nicht als einschränkend angenommen
werden.
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Obwohl
die Erfindung eingehend unter Bezugnahme auf eine mit Hebel betätigte Pumpe
(gewöhnlich
als Triggerpumpe bekannt) beschrieben worden ist, könnten die
hierin beschriebenen erfinderischen Entwicklungen auch in einer
Pumpe mit einem anderen Betätigungsmechanismus
verwendet werden, zum Beispiel einem Druckknopfmechanismus, wie
er für
einen Fingerspray oder einen Lotionsdispenser verwendet wird, wobei
letzterer zweckmässigerweise
einen nach unten weisenden Auslass besitzt, der vom eigentlichen
Behälter
durch ein Querglied versetzt ist. Fliessfähige Materialien, die typischerweise
durch einen Fingerspray abgegeben werden, sind Parfüms und Duftsprays,
die im Behälter
als eine Flüssigkeit
vorliegen und als ein feiner Spray abgegeben werden. Fliessfähige Materialien, die
typischerweise mit einem Druckknopfdispenser abgegeben werden, sind
u.a. verhältnismässig viskose
Flüssigkeiten
wie flüssige
Seifen, Shampoos, Haarpflegemittel, Cremes, Lotionen, Saucen und
Sirupe; die zum Beispiel Reinigungsprodukte, Kos metikprodukte, Gesundheitsfürsorgeartikel
(zum Beispiel Hautpflegemittel) und Nahrungsmittel sind.
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Wir
geben hiermit kund, dass auf diese Erfindung bezogene Zeichnungen
als „Depot
de pieces" am 28.
Januar 2003 bei Edouard und Olivier Berger, Notare, Avenue Gabriel
Péri,
30401 Villeneuve-lez-Avignon, Frankreich, hinterlegt worden sind.