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Die vorliegende Erfindung betrifft Zerstäubungspumpen,
wobei diese Pumpen vom Aerosoltyp sind, die verwendet werden, um
eine bestimmte Menge einer in einem Vorratsgefäß enthaltenden
Flüssigkeit zu entnehmen und sie über einen Zerstäubungskopf,
der im allgemeinen mit einer Verwirbelungsdüse ausgestattet ist,
nach Außen auszustoßen. Unter diesen Pumpen betrifft sie
insbesondere solche, deren Funktionsweise einen Vordruck der
entnommenen Flüssigkeitsmenge vor dem Ausstoß nach Außen
sicherstellt.
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Die Pumpen dieser Gattung (namentlich EP-A-0 127 449) um
fassen in bekannter Weise eine Druckkammer, die im Inneren eines
Pumpenkörpers zwischen einer Abschlußklappe zum Verschließen
einer Öffnung zur Flüssigkeitsentnahme aus einem Vorratsgefäß
und einer Ausstoßöffnung für entnommene Flüssigkeit in Richtung
auf den Zerstäubungskopf angeordnet ist, wobei das Volumen
dieser Kammer veränderbar ist, da sie durch einen Kolben begrenzt
ist, der von einer beweglichen Einrichtung in axialer Richtung
in dem Pumpenkörper gehalten wird. Die Vorrichtung ist derart
mit dem Zerstäubungskopf verbunden, daß ein vom Anwender gegen
elastische Rückführungseinrichtungen ausgeübter manueller Druck
die Steuerung der Funktion der Pumpe erlaubt.
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Die Erfindung erfüllt diese Aufgabe dadurch, daß sie eine
Verbesserung der Funktion dieser Pumpen liefert, insbesondere um
ein freies Spritzen der Zerstäubungsflüssigkeit in einer
festgelegten Menge sicherzustellen, um Gratbildung oder
überfließendes Material am Ende des Spritzens oder außerhalb der
Verwendungszeiten zu vermeiden und um eine einfache und haltbare
Konstruktion zu liefern, die eine gute Funktionsfähigkeit für einen
lange währenden Gebrauch garantiert.
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Im wesentlichen greift die Erfindung, um dies zu erreichen,
auf eine Anordnung zurück, die eine Vordruckwirkung sicherstellt
und zwei Kammern beinhaltet, von denen eine eine im Volumen
veränderbare Druckkammer ist, die sich innen in der beweglichen
Einrichtung befindet, und die andere sich außen befindet; sie
gewährleistet die Verbindung mit der sich am Ende der
beweglichen
Einrichtung befindlichen Ausstoßöffnung durch Kanäle, die
in Längsrichtung ringförmig in der beweglichen Einrichtung
angeordnet sind. Außerdem ist ein Nadelkolben im Inneren der
beweglichen Einrichtung, aber außerhalb der Innenkammer, in solcher
Weise montiert, daß er die Ausstoßöffnung schließt, wenn kein
Druck von der Flüssigkeit in der äußeren Kammer, die die
Verbindungskanäle beinhaltet, mehr ausgeübt wird. Dieser
Nadelkolben oder Vordruckkolben, der in gleicher Weise als Einsaugkolben
dient, vermeidet überfließendes Material ganz am Anfang des
Spritzens dadurch, daß er durch mit ihm verbundene elastische
Vorrichtungen in einer Stellung belastet wird, in der die
Ausstoßöffnung verschlossen ist, und sich daraus löst, wenn die
Flüssigkeit in der Außenkammer oder Zwischenkammer unter Druck
gesetzt wird. Überdies wird ein Schubkolben, der im Inneren der
Innenkammer des Hauptkolbens oder Arbeitskolbens angebracht ist,
durch elastische Vorrichtungen in eine Position gestoßen, in der
er die Verbindung zwischen der Innenkammer und der Außenkammer
unterbricht, wenn er nicht durch die Wirkung des Drucks der
Flüssigkeit in der Innenkammer davon entbunden ist. Bei der
Funktion der Pumpe wird ein erster Teil der entnommenen
Flüssigkeitsmenge durch die Zwischenkammer der Außenkammer ausgestoßen,
wo sie den Kolben durch Druck in der Innenkammer sich abwärts
bewegen läßt, so daß der Rest der Menge ausgestoßen wird, wenn
der Arbeitskolbens durch damit verbundene elastische
Vorrichtungen wieder aufsteigt.
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Im praktischen Betrieb der Pumpe sind die verschiedenen
elastischen Vorrichtungen im allgemeinen Metallspiralfedern,
außer wenn vorzugsweise der Schubkolben der Doppelstufenpumpe
durch Befestigungsteile aus elastischen Materialien in
Verschlußstellung gehalten wird, die in eine Querplatte geformt
sind, die innen an eine bewegliche Einrichtung gebunden ist, die
die Innenkammer begrenzt und die andererseits auf der Seite
gegenüber der Platte die Feder hält, die mit dem Nadelkolben
verbunden ist.
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Es wird jetzt genauer eine spezielle Ausführungsform der
Erfindung beschrieben, aus denen sich die wesentlichen
Charakteristika
und Vorteile leichter verstehen lassen, wobei es so zu
verstehen ist, daß diese Ausführungsform ein Beispiel geben und
in keiner Weise einschränkend wirken soll. Die Beschreibung wird
durch die angefügten Figuren illustriert, bei denen:
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Fig. 1 das Schema der beschriebene Pumpe als Ausführung
einer Doppelstufenpumpe zeigt und eine Längsschnittansicht in
Ruhestellung außerhalb der Gebrauchszeiten wiedergibt;
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Fig. 2 das Schema einer analogen Form, die jedoch
teilweise vergrößert ist und der Stellung entspricht, in der sie
durch die verschiedenen die Pumpe bildenden Elemente
verschlossen ist, wenn der Arbeitskolben im Begriff ist, sich in der
Kompressionsphase zu Beginn des Ausstoßes der Flüssigkeit
abwärts zu bewegen;
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Fig. 3 eine analoge Form wie in Fig. 1 wiedergibt,
außer daß der Kolben seine Abwärtsbewegung beendet hat und in
der zweiten Phase des Ausstoßens der Flüssigkeit erneut zu
steigen beginnt;
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Fig. 4 eine schematische Form einer Ausführungsvariante
zeigt, die auf eine Einstufenpumpe zutrifft.
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Die erfindungsgemäße Doppelstufenpumpe wird in ihrer
besonderen betrachteten Ausführungsform durch die Fig. 1 bis 3 in
drei unterschiedlichen Positionen der Elemente, aus denen sie
zusammengesetzt ist, wiedergegeben, wobei die gleichen
Bezugszahlen beibehalten werden. Sie zeigt eine rotationssymmetrische
Achse, die vertikal orientiert sein soll, wie es normalerweise
der Fall ist, wenn die Pumpe im Betrieb ist, um in einem Gefäß
enthaltene Flüssigkeit zu entnehmen und zu verteilen, wenn man
nur die Kappe 1 sieht.
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Diese Pumpe beinhaltet bewegliche Glieder, die sich axial
im Inneren des festen Pumpenkörpers verschieben und im Inneren
des Gefäßes montiert sind. Dieser Pumpenkörper besteht aus einer
Vertiefung 2, die im oberen Teil durch eine Gleithülse 3
verdoppelt ist. Die beweglichen Glieder beinhalten im wesentlichen
eine zylindrische Vorrichtung 10 aus zwei einstückigen Teilen,
und zwar einem Innenrohr 5 und einem Außenrohr 4, welches das
obenliegende Ende des Innenrohrs 4 überdeckt. Die Kappe des
Gefäßes bildet einen zylinderischen Becher 6, der von der
beweglichen Einrichtung 10 durchquert wird und einen
Innenvorsprung 7 darstellt, unter dem der Pumpenkörper montiert ist,
indem er das obenliegenden Ende der Vertiefung 2 hinter den
Verdickungen 8 der Kappe 1 abschließt. Ein Luftdurchlaß ist damit
zwischen den Verdickungen möglich, um in dem Gefäß einen
Druckausgleich sicherzustellen, da das obere Ende von Gleithülse 3,
das die Sheds 9 repräsentiert, die auf Innenvorsprung 7 des
Bechers 6 auf die Seite stoßen, die über der Endkante des oberen
Endes der Vertiefung 2 liegt.
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Ein Zerstäubungskopf 11 ist an den beweglichen Gliedern
durch Kraftverbindung auf das obenliegende Ende des Außenrohrs
4 montiert und stößt auf einen Außenvorsprung 12, wobei das
letztere dies bewirkt. Das ermöglicht dem Anwender die
Beherrschung der Funktion der Pumpe. Wenn er nach unten einen
manuellen Druck ausübt, wirkt dieser auf die beweglichen Glieder und
läßt sie gegen die Kraft der elastischen Befestigungen der
Spiralfeder 13 nach unten steigen, bis es nicht mehr weiter geht.
Der Zerstäubungskopf umfaßt übrigens eine Zerstäubungsdüse des
Verwirbelungstyps, die seitlich quer ein zylindrisches Teil
durchbricht, das den Kopf 11 außen begrenzt, und neben dem Kopf
11 mit dem Innenraum der beweglichen Einrichtung in Verbindung
steht, wobei das Rohr 4 in axialer Richtung eine Öffnung 16
bildet, die dem Ausstoß der in dem Gefäß enthaltenen Flüssigkeit
durch die Pumpe dient.
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Diese Entnahme wird bewirkt durch das Innenteil des festen
Pumpenkörpers oder der Vertiefung 2, die nach einem ringförmigen
Boden 17 mit verringertem Querschnitt fortgeführt wird, einen
Klappensitz 19 mit Kegelstumpfform bildet und dann ein Tauchrohr
18, das am Boden des Gefäßes offen ist (nicht dargestellt). Eine
Entnahmeöffnung 20 stellt die Verbindung zwischen dem Innenraum
der Pumpe und dem Rohr 18 in Abhängigkeit von der von der Kugel
21 eingenommenen Stellung her oder nicht, die in Wirkbeziehung
mit dem entsprechenden Sitz unter Einwirkung eines
Flüssigkeitsdruck, der auf sie ausgeübt wird, die Klappe bildet. Um die
Kugel herum bietet der Pumpenkörper innen Stützvorrichtungen 22,
die dem tieferstehenden Ende der Feder 13 Halt geben. Um die
Feder herum verlängert sich das Innenrohr 5 der beweglichen
Einrichtung um einen Arbeitskolben 31 und bildet einen
Innenvorsprung 23, der an seinem obenliegenden Ende einen Sockel
einfaßt. Auch wenn es aus den Figuren nicht klar ersichtlich
ist, sind die Form und die Maße der Feder 13 so, daß die Kugel
21 sich nicht darin verfängt und sie so ihre Ortsveränderungen
auf ein Maß begrenzt sieht, das vernünftigerweise der Höhe der
Stützvorrichtung 22 entspricht.
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Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Doppelstufenpumpe
umfaßt zwei Druckkammern mit veränderbarem Volumen, die überdies
die Besonderheit aufweist, daß die entnommene Flüssigkeit, die
zu der Ausstoßöffnung 16 gelangt, das Äußere eines
Vordrucksystems passiert, das von einem Nadelkolben 24 gebildet wird, der
die Öffnung verschließt, wenn der durch die Flüssigkeit auf ihn
ausgeübte Druck nicht ausreichend ist, um die Kraft der
elastischen Befestigung der Spiralfeder 25 zu übertreffen. Die
letztere lagert in einer Scheinbohrung 26 (Fig. 2), die in dem
Innenrohr 5 an seinem obenliegenden Ende genau an einer Querplatte 27
angeordnet ist. Sie befindet sich zwischen der Platte und einer
ringförmigen Auflagefläche des Nadelkolbens 24 und liegt
seitlich zwischen dem Rohr 5 und einem Teil des Kolbens selbst und
andererseits dem axialen Vorsprung 28 der Platte 27. Der
Nadelkolben 24 bildet eine ringförmige Dichtlippe 29, die in allen
Kolbenstellungen die Flüssigkeit daran hindert, in Bohrung 26
einzudringen. Ein kegelstumpfförmiger Sitz 30 ist am Ende des
Außenrohrs 4 um die Ausstoßöffnung 16 herum gebildet, um mit dem
Nadelkolben 24 zusammenzuwirken.
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Zusätzlich zu dem Arbeitskolben 31 beinhalten die
bewegliche Glieder der Pumpe einen zweiten Kolben 32, der außen von dem
Außenrohr 4 an dessen tiefergelegenem Ende gebildet ist. Während
des Betriebs der Pumpe gleitet der Kolben 31 in den tieferen
Teil des Pumpenkörpers in dichtem Kontakt mit der Innenwand der
Vertiefung 2 dank der elastischen ringförmigen Lippen 33 und 34
(Fig. 1 und 3), mit denen er an seinen beiden Enden versehen
ist. Er begrenzt so in der Vertiefung 2 eine erste Druckkammer
35
der Flüssigkeit, wobei die Veränderung des Volumenbereichs in
Fig. 1 und 3 die beiden Extremstellungen zeigen, bei denen
der Kolben 31 oben beziehungsweise unten ist. Der zweite Kolben
32 verschiebt sich in dem Pumpenkörper auf die Höhe von
Gleithülse 3, mit der er ständig durch eine Innendichtung 36 in engem
Kontakt steht. Er schließt die zweite Druckkammer 37, die dieses
Mal um Innenrohr 5 herum zwischen dem Pumpenkörper und dem
Arbeitskolben begrenzt ist, und wenn sich das Volumen ändert,
geschieht dies entgegengesetzt zu dem in der ersten Druckkammer
35: es ist maximal in der Ruhestellung von Fig. 1 und ist
minimal, wenn die bewegliche Einrichtung in ihrer extremen
Tiefstellung ist, die in Fig. 3 dargestellt ist. Man bemerkt, daß die
Wahl der Abmessungen der Gleithülse 3 nur Veränderungen ihrer
Länge sind, die die Vorabregelung des Verhältnisses der Volumina
beider Kammern gestattet.
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Die beiden Kammern 35 und 37 stehen miteinander über die
seitlich in den Querschnitt des Innenrohr gebohrten Öffnungen 38
(Fig. 2) in Verbindung. Die zweite Kammer 37 steht mit der
Ausstoßöffnung 16 durch Kanäle in Längsrichtung 39 in
Verbindung, die ringförmig verteilt sind und in der Stärke der
beweglichen Einrichtung vorgesehen sind. Im beschriebenen Fall sind
die Kanäle zwischen den beiden Rohren 4 und 5 durch die Rillen
41 gebildet, die in Längsrichtung in dem Innenrohr ausgeräumt
sind und sich bis zu den strahlenförmigen Leitungen 42 am Ende
des Rohrs erstrecken.
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Ein letztes wesentliches Element der Pumpe wird durch einen
Schubkolben 43 wiedergegeben, der während des Betriebs der Pumpe
dazu dient, das Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen den
beiden Druckkammern für die entnommenen Flüssigkeit zu steuern.
Der Kolben ist genauso wie der Nadelkolben für den Vordruck 24
gebildet, ist aber vertikal entgegengesetzt in Richtung der
Achse der beweglichen Einrichtung ausgerichtet. Er befindet sich
im Inneren des Innenrohrs 5 unter der Querklappe 27. Sein
zylindrischer Körper ist an seinem obenliegenden Ende angefast, um
mit den beweglichen Befestigungen 44 zusammenzuarbeiten, die
durch Formgebung in das Rohrmaterial 5 gebildet sind und
kreisförmig
unter der Querklappe 27 vorstehen. Die Befestigungen 44
neigen dazu, den Schubkolben 43 nach unten zu drücken, aber sie
entfernen sich voneinander, um den Kolben zwischen ihnen erneut
gegen die Platte 27 nach oben steigen zu lassen, um einen
Überdruck der Flüssigkeit gegenüber Kammer 35 zu bewirken. Der
Schubkolben 43 stellt übrigens eine ringförmige Außenlippe 45,
die sich zur gleichen Zeit entlang der Innenrillen des Rohrs 5
bewegt und immer unterhalb der Öffnungen 38 bleibt. Auf diesem
Niveau stellt das Rohr 5 eine erste Veränderung des Abschnitts
bei 46 derart, daß, wenn der Kolben sich wiederum durch
Befestigungen 44 gestoßen in Tiefstellung befindet, die Lippe 45 in
engem Kontakt mit der Rille des Rohrs 5 ist, während im
Gegensatz dazu, wenn er in der oberen Stellung ist, die Flüssigkeit
frei durch die Öffnungen 38 in die zweite Kammer 37 zirkulieren
kann. Das Rohr 5 stellt zudem eine zweite Veränderung des
Abschnitts bei 47 dar, dessen Aufgabe es ist, die dem Kolben 43
mögliche Veränderung der Stellung nach unten zu begrenzen, indem
er auf die Lippe 45 stößt.
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Wir beziehen uns jetzt auf die Funktionsweise der Pumpe in
ihren verschiedenen Abschnitten, und die ergänzenden Details der
beschriebenen Ausführungsform werden präzisiert.
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Wenn die Pumpe sich gemäß Fig. 1 in Ruhestellung befindet,
ist die Ausstoßöffnung 16 durch den Nadelkolben 24 verschlossen,
die Verbindung zwischen den beiden Druckkammern ist durch den
Schubkolben 43 geschlossen und das Außenrohr 4 stößt durch einen
Außenvorsprung 48 abdichtend auf Becher 6. Der Druck der
Flüssigkeit im Innenraum der Pumpe ist im Gleichgewicht mit dem des
Gefäßes, die Pumpe wurde am Ende des vorhergehenden
Betriebskreislaufs gezogen.
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Wenn der Kreislauf der Abwärtsbewegung der beweglichen
Einrichtung beginnt, setzt der Arbeitskolben die sich in der Kammer
35 befindliche Flüssigkeit unter Druck, der die Kugel 21 aus
ihrem Sitz 19 hebt und diese Kammer des Gefäßes isoliert. In der
gleichen Zeit senkt sich der zweite Kolben 32 in eine
Zwischenposition der Fig. 2, wo er in engen Kontakt mit Gleithülse 3
kommt, nicht nur durch seine Innenlippe 36, sondern überdies mit
einer obenliegenden Lippe 49. Die beiden Lippen sind in
symmetrischer Weise geneigt angeordnet und wirken zusammen, um in
effektiver Weise die zweite Kammer abzuschließen. Unter dem
Druck der komprimierten Flüssigkeit sieht man, daß der
Schubkolben 43 erneut nach oben steigt, die Verbindung zwischen den
beiden Kammern öffnet, wodurch die Flüssigkeit sofort die Kanäle
39 über dem Vordruckkolben 24 passiert und ihn entgegen der mit
ihm verbundenen Feder 25 sich abwärts bewegen läßt. Die
entnommene Flüssigkeit in den Gliedern der beiden Kammern wird so
durch Öffnung 16 ausgestoßen. Jetzt kehrt die bewegliche
Einrichtung in seine extreme Tiefstellung zurück, die in Fig. 3
gezeigt ist.
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In dieser Stellung nimmt die erste Kammer 35 ihr minimales
Volumen ein. Sie entleert sich zum Teil durch Ausstoßen eines
ersten Teils der entnommenen Flüssigkeitsmenge, aber ein Teil
füllt auch die zweite Kammer 37, deren Volumen zunimmt. Es
beginnt wieder der Kreislauf des erneuten Emporsteigens der
beweglichen Einrichtung, die einen zweiten Teil der entnommenen
Menge ausstößt.
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In Fig. 3 bemerkt man, daß der Arbeitskolben auf einen
Ring 52 im Boden 17 der Vertiefung 2 stößt und daß dieser einen
Außengang um die Vorsprünge 50 umfaßt, der von der Lippe 33 der
Wand der Vertiefung beabstandet sind. Diese letztere ist von
einer seitliche Öffnung 52 durchbohrt, die vorher durch Kolben
31 verschlossen war und das Aufrechthalten eines Druckausgleichs
zwischen dem Gefäß und der Kammer 35 sicherstellt.
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Wenn der Arbeitskolben unter Einwirkung der Kraft des
Kolbens 13 erneut emporsteigt, erhebt sich die Kugel 21 aus ihrem
Sitz 19 und läßt die Kammer 35 sich durch die Entnahmeöffnung 20
füllen. Im Gegensatz dazu geht der Schubkolben 43, der gegen die
Zugkraft der Befestigungen 44 empfindlich ist, nach unten und
beendet die Verbindung zwischen den beiden Kammern und der
zweiten Kammer 37, die sich über Ausstoßöffnung 16 entleert.
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Wenn die bewegliche Einrichtung in ihrer in Fig. 1
wiedergegebenen oberen Stellung ankommt, stellt diese das Ende des
Ausstoßens der entnommenen Flüssigkeitsmenge dar. Die beiden
Lippen des zweiten Kolbens 32 umrahmen die Sheds der Leckagen 9,
die einen Druckausgleich zwischen dem Gefäß und der zweiten
Kammer 37 gestatten.
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In der Variation der Fig. 4 ist die oben dargestellte
Pumpe in Hinsicht auf ihre Funktionsweise so modifiziert, daß
sie eine Einstufenpumpe ist, bei der die gesamte entnommene
Flüssigkeitsmenge im Verlauf des Abwärtsbewegungskreislaufs der
beweglichen Einrichtung ausgestoßen wird. Die gleichen
Bezugszahlen sind zur Bezeichnung der gemeinsamen Elemente der Pumpe,
die als Doppelstufenpumpe wirkt, und der Variante, die als
Einstufenpumpe wirkt, verwendet worden. Diese Variante
unterscheidet sich in ihrer Bauart gegenüber der Ausführungsform, die in
den Fig. 1 bis 3 wiedergegeben ist, durch die Tatsache, daß
der Schubkolben 43 weggelassen wurde und daß der zweite Kolben
32 um ein Ansatzstück 50 als Stopper gegen den Arbeitskolben 31
nach unten verlängert wurde.