DE69637330T2

DE69637330T2 - Pumpenmechanismus

Info

Publication number: DE69637330T2
Application number: DE69637330T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Sumida-ku Inagawa
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: DE69624642T2; EP1083002B1; CN1076308C; JPH09131275A; US5881927A; TW312676B; EP1083002A2; EP1083002A3; JP3804691B2; DE69637330D1; EP0761559B1; CN1159416A; EP0761559A2; DE69624642D1; KR970016111A; EP0761559A3; US6105830A

Description

Die Erfindung betrifft einen Pumpmechanismus, der an einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter anzubringen ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiger Behälter ist mit einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Handseife, einem Shampoo oder einer Haarspülung, gefüllt und saugt die Flüssigkeit aus dem Behälter an und stößt die angesaugte Flüssigkeit dann aus.
Aus dem Dokument US 5,136,198 nach dem Stand der Technik ist ein derartiger Pumpmechanismus bekannt, der an einem Behälter angebracht werden kann, um Flüssigkeit aus dem Behälter auszustoßen. Dieser Mechanismus nach dem Stand der Technik umfasst eine Ventileinrichtung, die durch zwei Ventilkörper gebildet wird. Der obere Ventilkörper ist in einem Stück mit einem elastisch verformbaren Schaftabschnitt versehen. Der Schaftabschnitt dient als eine Ventilfeder, die in einem Körper geführt wird, d.h. im Gehäuse des Mechanismus. Der untere Ventilkörper ist mit der Rückstellfeder versehen. Die Rückstellfeder ist als ein Balg oder eine Gasfeder aufgebaut, die in dem Gehäuse angeordnet ist. Die balgförmige Gasfeder umfasst darüber hinaus eine weitere Ventileinrichtung, die das Ansaugen von Flüssigkeit aus einem entsprechenden Behälter steuert.
In jüngster Zeit ist eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die so ausgeführt ist, dass sie auf einmaliges Drücken hin eine geeignete Menge an Flüssigkeit zuführt, auf Grund ihrer einfachen Funktion verbreitet eingesetzt worden. Bei einer derartigen Vorrichtung wird besonderer Wert auf einen Pumpmechanismus gelegt, der die in dem Behälter aufbewahrte Flüssigkeit ansaugt und eine konstante Menge der Flüssigkeit ausstößt.
Unter Bezugnahme auf 9 und 10 wird der Aufbau eines Pumpmechanismus nach dem Stand der Technik beschrieben. 9 ist eine Halbschnittansicht des Pumpmechanismus in einem Zustand vor dem Ausstoßen der Flüssigkeit, und 10 ist eine Halbschnittansicht des Pumpmechanismus in einem Zustand nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit.
In 9 und 10 ist ein kappenförmiger Trägerabschnitt 31 auf eine Öffnung eines Behälters (nicht dargestellt) aufgeschraubt, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Ein Zylinder 32 ist an dem Trägerabschnitt 31 befestigt. Ein Kugelventil 33 ist am unteren Ende des Zylinders 32 angeordnet. Eine Röhre (nicht dargestellt) zum Ansaugen der Flüssigkeit über das Kugelventil 33 ist mit dem Zylinder 32 verbunden. Ein hohler Schaft 34 weist einen schalenförmigen Kolben 34a an seinem unteren Ende auf. Die Außenumfangsfläche des Kolbens 34 ist in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 32.
Ein Kopf 35 und eine Düse 36, die integral miteinander verbunden sind, sind an dem oberen Ende der Welle 34 angebracht. Ein Kugelventil 37 ist an einer Position des Schaftes 34 in der Nähe des Kopfes 35 angeordnet.
Eine Schraubenfeder 38, die aus einem Metall besteht, ist zwischen dem Zylinder 32 und dem Schaft 34 angeordnet. Ein Führungselement 35 ist so angeordnet, dass sich die Schraubenfeder 39 nicht zu einer L-artigen Form verbiegt, sondern sich vertikal ausdehnt und zusammengedrückt wird. Das Führungselement 39 dient auch als Anschlag, der den Bewegungsbereich der Kugel einschränkt, die das Kugelventil 33 bildet.
Bei dem so aufgebauten Pumpmechanismus wird, wenn der Kopf 35 in dem Zustand, in dem die Flüssigkeit in dem Zylinder 32 bleibt (der in 9 dargestellte Zustand), nach unten gedrückt wird, der Flüssigkeitsdruck erhöht, und nur das Kugelventil 37 wird geöffnet, so dass die Flüssigkeit über die Düse 36 ausgestoßen wird.
Wenn der Kopf 35 in dem Zustand, in dem das Ausstoßen der Flüssigkeit abgeschlossen ist (der in 10 dargestellte Zustand), freigegeben wird, wird der Kolben 34a durch die Rückstellkraft der Schraubenfeder 38, die beim Vorgang des nach unten Drückens des Kopfes 35 zusammengedrückt worden ist, nach oben geschoben.
Dabei wird ein Unterdruck in dem Zylinder 32 erzeugt, und nur das Kugelventil 33 wird geöffnet, so dass die Flüssigkeit in den Zylinder 32 angesaugt wird und der Ausstoß-Vorbereitungszustand hergestellt wird.
Wenn ein derartiger Pumpmechanismus nach dem Stand der Technik einem Entsorgungsvorgang oder einem Recyclingvorgang unterzogen werden soll, müssen Materialien unterschiedlicher Art, d.h. Kunststoffe und Metalle, vor dem Ausführen eines derartigen Vorgangs voneinander getrennt werden. Das heißt, ein Pumpmechanismus wird erst manuell demontiert, und dann wird die aus Metall bestehende Schraubenfeder 38 von dem aus einem Kunststoff bestehenden Körper gelöst. Daher sind die Kosten für die Entsorgung hoch.
Wenn der Pumpmechanismus über lange Zeit eingesetzt wird, besteht die Gefahr, dass ein Problem aufgrund der Abnahme der Leistung der Schraubenfeder 38 auftritt. Das heißt, die Schraubenfeder 38 ist ständig in der Flüssigkeit eingetaucht und rostet daher leicht. Dies kann dazu führen, dass die Federkraft abnimmt oder die Feder bricht. Wenn ein derartiger Defekt auftritt, kann die Schraubenfeder 38 nicht die erforderliche Federleistung erbringen und daher kann die Positionsrückstellung des Kolbens 34a nicht mehr ausgeführt werden. Dadurch kann die Flüssigkeit nicht mehr ausgestoßen werden.
Ein Pumpmechanismus nach dem Stand der Technik weist zusätzlich zu den oben erläuterten Problemen ein weiteres Problem auf. Das heißt, um den Verbrauch an Rohstoffen bei der Herstellung zu verringern und Ressourcen effektiv zu nutzen, ist es unbedingt erforderlich, die Größe eines Pumpmechanismus zu verringern und den Aufbau des Pumpmechanismus zu vereinfachen.
Ein weiteres Problem des Pumpmechanismus ist das Folgende. Der Grad der Rückstellkraft des Kolbens 34a muss entsprechend der Art der Flüssigkeit geeignet eingestellt werden. Wenn beispielsweise eine Gel-Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität eingesetzt werden soll, muss die Rückstellkraft hoch eingestellt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität ein geringeres Fließvermögen aufweist und der Kolben 34 mit höherer Geschwindigkeit angehoben werden muss, so dass ein Unterdruck, der stärker ist als bei einer normalen Flüssig keit, in dem Zylinder 32 erzeugt wird. Zu diesem Zweck wird beim Stand der Technik die Rückstellkraft eingestellt, indem die Schraubenfeder 38 durch eine mit einer anderen Federkraft, d.h. einer anderen Federkonstante, ersetzt wird. Daher müssen verschiedene Arten von Schraubenfedern mit unterschiedlichen Federkonstanten bereitgehalten werden, wodurch die Produktionskosten steigen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Pumpmechanismus zu schaffen, wie er oben dargestellt ist, der einfach aufgebaut ist und eine geringere Anzahl an Einzelteilen aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe mit einem Pumpmechanismus nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Dementsprechend wird ein Pumpmechanismus geschaffen, der weiterhin umfasst: einen kappenförmigen Trägerabschnitt, der mit dem Behälter in Eingriff gebracht wird, um den Zylinder anzubringen, wobei ein Durchgangsloch in der Mitte des Trägerabschnitts ausgebildet ist; ein erstes Ventil, das in der Nähe der Flüssigkeits-Einleitöffnung angeordnet ist und die Flüssigkeit durch das erste Ventil nur in einer Richtung von dem Behälter zu dem Zylinder hindurchtreten lässt; ein zweites Ventil, das in der Nähe des Ausstoß-Leitweges angeordnet ist und die Flüssigkeit durch das Ventil nur in einer Richtung von dem Zylinder zu einer Flüssigkeits-Ausstoßöffnung hindurchtreten lässt; und einen Schaft, der von dem Trägerabschnitt geführt wird, sich von dem Kolben aus erstreckt und den Ausstoß-Leitweg aufweist, wobei der Kolben über den Schaft verschoben wird. Der Pumpmechanismus umfasst eine mit Gas gefüllte Kammer, die in dem Trägerabschnitt angeordnet ist, und einen Zusatzkolben, der in der mit Gas gefüllten Kammer verschiebbar ist, indem er sich mit dem Kolben verriegelt, wobei der Gasdruck durch den Druck eines Gases erzeugt wird, das in der mit Gas gefüllten Kammer durch den Zusatzkolben komprimiert wird.
Vorzugsweise ist der Schaft, der sich von dem Kolben aus verlängert, zylindrisch, ein Durchgangsloch ist an einer Position des Kolbens entsprechend zu dem Schaft gebildet und der Schaft dient zumindest als ein Teil des Ausstoß-Leitwegs. Wenn die ser Aufbau eingesetzt ist, kann der Aufbau des Pumpmechanismus weiterhin vereinfacht werden.
Bei dem Pumpmechanismus der vorliegenden Lehre wird, wie oben beschrieben, der Kolben durch einen Gasdruck, der durch den Druck eines Gases erzeugt ist, das in der mit Gas gefüllten Kammer durch den Zusatzkolben komprimiert ist, rückgestellt. Im Unterschied zu einem Pumpmechanismus, bei dem eine aus Metall bestehende Schraubenfeder hergestellt wird, muss daher der Pumpmechanismus der Erfindung nicht demontiert und getrennt werden, wenn er einem Entsorgungsvorgang oder einem Recyclingvorgang unterzogen werden soll, und daher können die Entsorgungskosten auf einem niedrigen Niveau gehalten werden.
Da keine Schraubenfeder aus Metall eingesetzt wird, die leicht durch eine Flüssigkeit rosten kann, kommt es auch dann nicht zum Ausfall, wenn der Pumpmechanismus über einen langen Zeitraum nicht benutzt wird, so dass der Pumpmechanismus ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist.
Des Weiteren kann zusätzlich zu einer Schraubenfeder auch ein Führungselement weggelassen werden. Dadurch kann der Raum in dem Zylinder effektiv genutzt werden, so dass die Höhe (die Abmessung in der Richtung, in der der Kolben verschoben wird) verringert wird. Daher kann die Größe des Pumpmechanismus verringert werden. Des Weiteren kann die Anzahl von Einzelteilen aufgrund des Wegfalls einer Spiralfeder und eines Führungselementes verringert werden, wodurch sich der Aufbau vereinfacht.
Der Pumpmechanismus der vorliegenden Lehre kann nicht nur bei einem Pumpmechanismus des Typs zum manuellen Drücken eingesetzt werden, sondern auch bei dem so genannten Auslöser-Spender-Typ. Das heißt, der Pumpmechanismus kann so ausgeführt werden, dass eine Kraft direkt oder indirekt von einem Auslöser, der mit dem Zeigefinger oder dergleichen betätigt wird, auf einen Schaft, der eine Verlängerung des Kolbens darstellt (oder den Kolben selbst), ausgeübt wird, so dass eine Flüssigkeit über eine Düse ausgestoßen wird.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargestellt und erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Pumpmechanismus (erste Ausführung) in einem Zustand vor dem Ausstoßen der Flüssigkeit;
2 eine Schnittansicht des Pumpmechanismus (erste Ausführung) in einem Zustand nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit;
3 eine Schnittansicht eines Pumpmechanismus (zweite Ausführung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellt) in einem Zustand vor dem Ausstoßen der Flüssigkeit;
4 eine Schnittansicht des Pumpmechanismus (zweite Ausführung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellt) in einem Zustand nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit;
5 eine Schnittansicht eines Pumpmechanismus (dritte Ausführung) in einem Zustand vor dem Ausstoßen der Flüssigkeit;
6 eine Schnittansicht des Pumpmechanismus (dritte Ausführung) in einem Zustand nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit;
7 eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Luftableitweg ausgebildet ist;
8 eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Vakuumkammer vorübergehend entleert wird, um die Rückstellkraft wiederherzustellen;
9 eine Halbschnittansicht eines Pumpmechanismus nach dem Stand der Technik in einem Zustand vor dem Ausstoßen der Flüssigkeit; und
10 eine Halbschnittansicht des Pumpmechanismus nach dem Stand der Technik in einem Zustand nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit.
Ausführungsformen werden ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 und 2 zeigen eine erste Ausführung, die nicht die gesamte Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 lehrt. Ein kappenförmiger Trägerabschnitt 1 ist so angeordnet, dass er auf eine Öffnung eines Behälters (mit einer Strich-Punkt-Linie angedeutet) aufgeschraubt wird, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Eine Gewindenut ist in der Innenumfangsfläche des Trägerabschnitts ausgebildet. Ein zylindrischer Vorsprung (Deckel) 1a ist integral in der Mitte der Rückseite des Trägerabschnitts 1 ausgebildet. Ein kleines Loch 1b zum Einleiten von atmosphärischem Druck in den Behälter ist in dem Vorsprung 1a ausgebildet. Ein Zylinder 2 ist auf den Vorsprung 1a aufgepasst und daran befestigt. Um zu verhindern, dass Luft in das Innere des Zylinders 2 eindringt, ist die Verbindung zwischen dem Zylinder und dem Vorsprung mit ausgezeichneter Luftdichtigkeit versehen.
Eine Flüssigkeits-Einleitöffnung 2a ist in der Bodenfläche des Zylinders 2 ausgebildet, und ein Dreipunkt-Schwebeventil (suspension valve) (erstes Ventil) 3 ist an der Öffnung angebracht. Eine Röhre 4 zum Ansaugen der Flüssigkeit in dem Behälter ist mit einer Leitungsröhre 2b verbunden, die sich an die Flüssigkeits-Einleitöffnung 2a anschließt.
Ein zylindrischer Schaft 5 weist einen Ausstoß-Leitweg 5a auf, der in dem Schaft ausgebildet ist. Der Schaft tritt durch den Vorsprung 1a des Trägerabschnitts 1 in einem luftdichten Zustand hindurch, um ihn zu führen.
Ein Kolben 6 ist am unteren Ende des Schaftes 5 angeordnet, und die Außenumfangsfläche des Kolbens 6 ist in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 2. Das heißt, der Kolben 6 kann verschoben werden, wobei die Luftdichtigkeit des Innenraums des Zylinders 2 aufrechterhalten wird.
Ein Dreipunkt-Schwebeventil (zweites Ventil) 7 ist an der Bodenfläche des Kolbens 6 so angebracht, dass es einem Durchgangsloch 6a entspricht.
Eine Düse 9 bildet eine integrale Einheit mit einem Kopf 8.
Bei dem so aufgebauten Pumpmechanismus wird, wenn der Kopf 8 in dem Zustand, in dem die Flüssigkeit in dem Zylinder 2 bleibt (dem in 1 dargestellten Zustand), nach unten gedrückt wird, der Druck der Flüssigkeit erhöht, so dass das Dreipunkt-Schwebeventil 7 geöffnet wird (während das Dreipunkt-Schwebeventil 3 geschlossen bleibt). Die Flüssigkeit tritt durch das geöffnete Dreipunkt-Schwebeventil 7 und dann durch den Ausstoß-Leitweg 5 hindurch und wird schließlich über die Düse 9 ausgestoßen.
Gleichzeitig wird ein Raum B, der im Wesentlichen luftleer ist, zwischen der oberen Abschlussfläche des Kolbens 6 und der unteren Abschlussfläche des Vorsprungs 1a ausgebildet. Daher wirkt auf den Kolben 6 aufgrund des Druckunterschiedes zwischen dem atmosphärischen Druck, der über der Flüssigkeit wirkt, und dem Innendruck des Raums B eine nach oben gerichtete Kraft. Das heißt, eine Gegenwirkungskraft, die gegen die Kraft zum Abwärtsdrücken des Kopfes wirkt, wird erzeugt. Je mehr der Kolben 6 nach unten gedrückt wird, umso stärker wird die Gegenwirkungskraft.
Wenn der Kopf 8, der Gegenwirkungskraft entgegenwirkend, in die abschließende Position nach unten gedrückt wird, und die Menge an Flüssigkeit, die dem einen Betätigungsvorgang entspricht, vollständig aus dem Zylinder 2 ausgestoßen ist, ist der in 2 dargestellte Zustand erreicht.
Wenn die auf den Kopf 8 ausgeübte Kraft in diesem Zustand abgelassen wird, wird der Kolben 6 durch die Rückstellkraft aufgrund des Druckunterschiedes zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Innendruck des Raums B, der nahezu luftleer ist, nach oben gedrückt. Dadurch wird das Dreipunkt-Schwebeventil 3 geöffnet (während das Dreipunkt-Schwebeventil 7 geschlossen bleibt), so dass die Flüssigkeit in den Zylinder 2 angesaugt wird. Wenn der Kolben 6 an die Position zurückgeführt wird, an der sich der Kolben vor dem Ausstoßen der Flüssigkeit befand, und der Zylinder 2 vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt ist, ist der Bereitschaftszustand, in dem das Ausstoßen möglich ist, wiederhergestellt.
Bei der ersten Ausführung wird, wie oben beschrieben, die Kraft aufgrund des Druckunterschiedes zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Innendruck des Raums B, der im Wesentlichen luftleer ist, als das Mittel zum Zurückstellen des Kolbens 6 verwendet. Daher ist eine aus Metall bestehende Schraubenfeder nicht erforderlich. Wenn der Pumpmechanismus einem Entsorgungsvorgang oder einem Recyclingvorgang unterzogen werden soll, ist es daher nicht erforderlich, eine Selektion des Materials auszuführen, und der Pumpmechanismus kann einem derartigen Vorgang daher zu geringen Kosten unterzogen werden.
Im Unterschied zu einem Pumpmechanismus, bei dem beispielsweise eine aus einem Metall bestehende Schraubenfeder eingesetzt wird, kommt es bei dem vorliegenden Pumpmechanismus nicht zu einem Funktionsausfall aufgrund von Rost, und er weist über einen langen Zeitraum stabil die Fähigkeit zum Ausstoßen auf.
Des Weiteren kann der Raum in dem Zylinder durch den Wegfall einer aus Metall bestehenden Schraubenfeder und eines Führungselementes effektiv genutzt werden, und die Höhe kann verringert werden. Darüber hinaus kann die Anzahl von Teilen gegenüber einem Pumpmechanismus nach dem Stand der Technik verringert werden, und so lässt sich die Struktur durch die Verringerung der Anzahl von Teilen vereinfachen.
3 und 4 zeigen eine zweite Ausführung, die die spezifische Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 darstellt.
Die Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung dadurch, dass ein Zusatzkolben 41 so angeordnet ist, dass er in einer luftgefüllten Kammer (gasgefüllte Kammer) 42 verschoben werden kann, die integral mit dem Trägerabschnitt 1 ausgebildet ist, wobei Luftdichtigkeit aufrechterhalten wird. Die luftgefüllte Kammer 42 ist anstelle des Raums B in der ersten Ausführung vorhanden. Ansonsten entspricht die Konzentration der zweiten Ausführung der der ersten Ausführung. Daher sind die entsprechenden Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Der Zusatzkolben 41 ist mit dem Kopf 8 über eine Stange 43 so verbunden, dass er mit dem Kolben 6 in Eingriff ist, um die Flüssigkeit abzuleiten. Die durch die luftgefüllte Kammer 42 und den Zusatzkolben 41 gebildete Rückstelleinrichtung stellt den Kolben 6 in die Ausgangsposition zurück, indem sie den Druck von Luft nutzt, die, wenn der Kopf 8 nach unten gedrückt wird, durch den Zusatzkolben 41 in der luftgefüllten Kammer 42 zusammengedrückt wird.
Der so aufgebaute Pumpmechanismus arbeitet wie folgt. Wenn der Kopf 8 von Hand in dem Zustand nach unten gedrückt wird, in dem die Flüssigkeit in dem Zylinder 2 bleibt (der in 3 dargestellte Zustand), wird der Druck der Flüssigkeit in dem Zylinder 2 erhöht, so dass nur das Dreipunkt-Schwebeventil 7 geöffnet wird, so dass die Flüssigkeit durch den Ausstoß-Leitweg 5a hindurchtritt und dann über die Düse 9 ausgestoßen wird. Wenn der Kopf 8 entgegengesetzt zu der Gegenwirkungskraft, die auf den Zusatzkolben 41 wirkt, in die abschließende Position nach unten gedrückt wird und die Flüssigkeit vollständig ausgestoßen wird, ist der in 4 dargestellte Zustand hergestellt. Wenn der Kopf 8 in diesem Zustand freigegeben wird, wird der Zusatzkolben 41 durch den Druck der in der luftgefüllten Kammer 41 zusammengedrückten Luft nach oben gedrückt und auch der Kolben 6 wird zusammen mit der Bewegung des Zusatzkolbens angehoben. Gleichzeitig wird nur das Dreipunkt-Schwebeventil 3 geöffnet, so dass die Flüssigkeit in den Zylinder 2 angesaugt wird. Schließlich wird der Kolben 6 in die Ausgangsposition zurückgeführt, und der Zylinder 2 wird mit der Flüssigkeit gefüllt, so dass der Vorbereitungszustand, in dem das Ausstoßen möglich ist, wiederhergestellt ist.
Auch bei dem Pumpmechanismus der zweiten Ausführung wird, wie oben beschrieben, der Luftdruck als das Mittel zum Rückstellen genutzt. Daher ist eine aus einem Metall bestehende Schraubenfeder nicht erforderlich und der Pumpmechanismus kann die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführung erzielen.
5 bis 8 zeigen eine dritte Ausführung, die nicht die gesamte Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 lehrt.
Ein Trägerabschnitt 10 ist auf eine Öffnung eines Behälters (nichtdargestellt) geschraubt. Ein erster Zylinder 11 bildet eine integrale Einheit mit dem Trägerabschnitt 10. Durchgangslöcher (Flüssigkeits-Rückleitlöcher) 11a öffnen sich in vorgegebenen Abständen, so beispielsweise Abständen von 180°, in der Umfangsfläche des ersten Zylinders 11. Die Durchgangslöcher 11a dienen dazu, die Rückführmenge der Flüs sigkeit in den Behälter zurückzuleiten, wie dies weiter unten ausführlich beschrieben ist.
Ein zweiter Zylinder 12 ist auf einen ringförmigen Vorsprung 13 aufgepasst, der eine integrale Einheit mit der Bodenfläche des ersten Zylinders 11 bildet. Der Verbindungsabschnitt weist ausgezeichnete Luftdichtigkeit auf, da der gesamte Umfangsbereich des zweiten Zylinders in engem Kontakt mit dem ringförmigen Vorsprung ist.
Eine Flüssigkeits-Einleitöffnung 12a ist in der Bodenfläche des zweiten Zylinders 12 ausgebildet. Ein Dreipunkt-Schwebeventil (erstes Ventil) 14 ist an dieser Position angebracht. Eine Röhre (nicht dargestellt) zum Ansaugen der Flüssigkeit aus dem Behälter ist mit einer Leitungsröhre 12b verbunden, die sich an die Flüssigkeits-Einleitöffnung 12a anschließt.
Ein erster Schaft 15 weist einen ersten Ausstoß-Leitweg 15a auf, der in dem Schaft ausgebildet ist, und wird von dem Trägerabschnitt 10 so geführt, dass er vertikal verschoben werden kann.
Ein erster Kolben 16 mit einem Durchgangsloch, das sich an den ersten Ausstoß-Leitweg 15a anschließt, bildet eine integrale Einheit mit dem unteren Abschlussabschnitt des ersten Schaftes 15. Die Außenumfangsfläche des ersten Kolbens 16 steht in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des ersten Zylinders 11, so dass der erste Kolben verschoben werden kann und dabei die Luftdichtigkeit des Innenraums des ersten Zylinders 11 aufrechterhalten wird.
In dem ersten Schaft 15 ist ein erster Flüssigkeits-Rückleitweg 15b zusätzlich zu dem ersten Ausstoß-Leitweg 15a ausgebildet. Der erste Flüssigkeits-Rückleitweg 15b tritt durch den ersten Kolben 16 hindurch.
Ein zweiter Schaft 17 weist einen zweiten Ausstoß-Leitweg 17a auf, der in dem Schaft ausgebildet ist, und tritt durch die Bodenfläche des ersten Zylinders 11, d. h. den ringförmigen Vorsprung 13, hindurch, wobei gleichzeitig Luftdichtigkeit aufrechterhalten wird. Der zweite Schaft 17 ist in den ersten Schaft 15 so eingepasst, dass der erste und der zweite Ausstoß-Leitweg 15a und 17a einen durchgehenden Ausstoß-Leitweg bilden.
Ein zweiter Kolben 18 mit einem Durchgangsloch, das sich an zweiten Ausstoß-Leitweg 17a anschließt, bildet eine integrale Einheit mit einem unteren Endabschnitt des zweiten Schaftes 17. Der erste und der zweite Kolben 16 und 18 sind miteinander durch den zweiten Schaft 17 so verbunden, dass sie miteinander in Eingriff sind.
Ein Kopf (Ausstoßöffnungs-Einheit) 20 bildet eine integrale Einheit mit einer Düse 19. Der Kopf 20 ist an der ersten Welle 15 angebracht, wobei dazwischen ein Ventil (zweites Ventil) 21 angeordnet ist, das eine scheibenartige Form aufweist und genauso gerichtet ist wie das Dreipunkt-Schwebeventil 14. Ein Schlitz, der beispielsweise eine geradlinige Form hat, ist, obwohl nicht explizit dargestellt, im Mittelabschnitt des Ventils 21 ausgebildet, d. h. in einem Bereich, der der Öffnung des ersten Ausstoß-Leitweges 15a gegenüberliegt. Der Randabschnitt, der den Schlitz bis auf einen Teil der Einheit umgibt, haftet an dem Kopf 20.
Ein zweiter Flüssigkeits-Rückleitweg 22 zweigt von dem Strömungsweg (dritter Ausstoß-Leitweg) des Kopfes 20 ab. In dem Ventil 21 ist der Teil, der nicht an dem Kopf 20 haftet, ein Abschnitt, der dem zweiten Flüssigkeits-Rückleitweg 22 und der Nähe des Abschnitts entspricht. Wenn der Kopf 20 nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit in die Ausgangsposition zurückkehrt, wird der nicht haftende Abschnitt des Ventils 21 durch einen Unterdruck, der in dem Zylinder 11 erzeugt wird, angesaugt und verformt. Dadurch öffnet sich der Flüssigkeits-Rückleitweg 22, der von dem Ventil 21 verschlossen worden war, so dass er geöffnet ist. Dadurch strömt die in der Düse 19 verbliebene Flüssigkeit durch einen Spalt nach unten, der aufgrund der Verformung des Ventils 21 ausgebildet wird, und wird dann über den ersten Flüssigkeits-Rückleitweg 15b in den ersten Zylinder 11 gesaugt.
Eine Ringnut 23, die die zweite Welle 17 umgibt, ist an der Innenumfangsfläche des Vorsprungs 13 ausgebildet, der an der Bodenfläche des ersten Zylinders 11 angeordnet ist. Eine Aussparung 14 ist an einer Position der Außenumfangsfläche des zweiten Schaftes 17 und in der Nähe des zweiten Kolbens 18 ausgebildet. Die Ringnut 23 und die Aussparung 24 dienen beim Luftablassvorgang dazu, einen erforderlichen Grad des Vakuums aufrechtzuerhalten, wie dies weiter unten beschrieben ist.
Keilnuten 25 sind in vorgegebenen Abständen in der Innenumfangsfläche des mittleren Durchgangslochs des Trägerabschnitts 10 ausgebildet. Vorsprungsteile 26 sind an der Außenfläche des ersten Schaftes 15 in Abständen ausgebildet, die denen der Keilnuten 25 entsprechen. Wenn der erste Schaft 15 nach unten gedrückt wird, nachdem die Vorsprungsteile auf den Nuten ausgerichtet worden sind, können die Vorsprungsteile 26 daher über den Abschnitt treten, in dem die Keilnuten 25 ausgebildet sind. Anschließend wird der erste Schaft 15 geringfügig gedreht, so dass die Vorsprungsteile 26 die Keilnuten 25 versperren. Selbst wenn die Druckkraft dann abgelassen wird, kann der erste Schaft 15 daher nicht wieder auf die Ursprungshöhe ausgefahren werden. So ist der erste Schaft 15 normalerweise so eingeschränkt, dass er auf die in 5 dargestellte Höhe ausgefahren wird.
Auch bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Pumpmechanismus wird, wenn der Kopf 20 in dem Zustand, in dem die Flüssigkeit in dem unteren Raum des zweiten Zylinders 12 bleibt (der in 5 dargestellte Zustand), nach unten gedrückt wird, der Druck der Flüssigkeit erhöht, und das Ventil 21 wird geöffnet (während das Dreipunkt-Schwebeventil 14 geschlossen bleibt). Die Flüssigkeit tritt durch das geöffnete Ventil 21 hindurch und wird dann über die Düse 19 ausgestoßen.
Gleichzeitig bewirkt der Vorgang des Absenkens des ersten Kolbens 16, dass die Flüssigkeit in dem ersten Zylinder 11 (die Rückleitmenge der Flüssigkeit) über die Durchgangslöcher 11 abgeleitet wird, so dass die Flüssigkeit in den Behälter zurückgeleitet wird.
Wenn der zweite Kolben 18 beim Vorgang des Ausstoßens der Flüssigkeit abgesenkt wird, wird der Zwischenraum zwischen der oberen Abschlussfläche des Kolbens und der unteren Abschlussfläche des ringförmigen Vorsprungs 13 größer. Dadurch wirkt auf den zweiten Kolben 18 aufgrund des Druckunterschiedes zwischen atmosphärischem Druck und dem Innendruck des oberen Raums (Vakuumkammer) des zweiten Zylinders 12 eine nach oben gerichtete Kraft. Diese tritt als eine Gegenwirkungskraft (Rückstellkraft) auf, die der Kraft zum Abwärtsdrücken des Kopfes 20 entgegenwirkt. Wenn der Kopf 20 der Gegenwirkungskraft entgegengesetzt in die abschließende Position nach unten gedrückt wird, und die Menge an Flüssigkeit, die dem einen Betätigungsvorgang entspricht, ausgestoßen wird, ist der in 6 dargestellte Zustand erreicht.
Nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit wird die auf den Kopf 20 ausgeübte Kraft abgelassen. Dann wird der zweite Kolben 18 durch die Rückstellkraft in die Ausgangsposition nach oben gedrückt. Dadurch wird das Dreipunkt-Schwebeventil 14 geöffnet (während das Ventil 21 geschlossen bleibt), so dass die Flüssigkeit in den unteren Raum des zweiten Zylinders 12 angesaugt wird.
Wenn der zweite Kolben 18 angehoben wird, wird auch der erste Kolben 16 angehoben, und damit wird ein negativer Druck in dem ersten Zylinder 11 erzeugt. Dann wird der nicht haftende Abschnitt des Ventils 21 angesaugt und verformt, so dass die Flüssigkeit, die nicht ausgestoßen worden ist und in der Düse 19 verbleibt, durch das Ventil hindurchtritt. Die Flüssigkeit, die durch das Ventil 21 hindurchgetreten ist, wird dann über den ersten Flüssigkeits-Rückleitweg 15b in den ersten Zylinder 11 gesaugt. Dadurch wird verhindert, dass die Flüssigkeit am vorderen Ende der Düse 19 abtropft.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem der zweite Kolben 18 an die Position zurückgeführt wird, an der sich der Kolben vor dem Ausstoßen der Flüssigkeit befand, beziehungsweise in dem Zustand in 5, ist der untere Raum des zweiten Zylinders 12 mit der Flüssigkeit gefüllt und der Vorbereitungszustand, in dem das Ausstoßen ermöglicht wird, ist wiederhergestellt.
Bei dem Pumpmechanismus mit dem oben beschriebenen Aufbau ist es möglich, dass Luft aus einem bestimmten Grund in den oberen Raum des zweiten Zylinders 12 (den Raum zwischen der oberen Abschlussfläche des zweiten Kolbens 18 und der unteren Abschlussfläche des ringförmigen Vorsprungs 13) eintritt. Um dies zu berücksichtigen, ist die Ausführung so aufgebaut, dass der Luftablassvorgang möglich ist.
Der Luftablassvorgang wird auf folgende Weise ausgeführt. Zunächst wird der erste Schaft 15 ausreichend gedreht, um die Positionseinschränkung aufgrund der Kombination aus den Keilnuten 25 und den Vorsprungsteilen 26 aufzuheben. Dadurch kann der Kopf 20 auf ein höheres Niveau als die Obergrenze für den normalen Gebrauch angehoben werden.
Wenn der Kopf 20 angehoben wird, trifft die Aussparung 24 des zweiten Schaftes 17 während des Vorgangs des Anhebens auf die Ringnut 23 des ringförmigen Vorsprungs 13, so dass ein Ableitweg für die Luft, die in den oberen Raum des zweiten Zylinders 12 eingetreten ist, ausgebildet wird, wie dies mit Pfeilen in 7 dargestellt ist. Wenn der Kopf 20 weiter angehoben wird und der in 8 dargestellte Zustand erreicht wird, wird die Luft, die in den zweiten Zylinder 12 eingetreten ist, vollständig aus dem Zylinder abgeleitet, und der Luftablassvorgang wird abgeschlossen.
Um dem Pumpmechanismus eine derartige Funktion zu verleihen, wird die Luftdichtigkeit zwischen dem zweiten Schaft 17 und dem ringförmigen Vorsprung 13 schrittweise variiert. Das heißt, der ringförmige Vorsprung 13 wird durch die Ringnut 23 in eine obere und eine untere Hälfte 13a und 13b geteilt. Die Luftdichtigkeit zwischen der oberen Hälfte 13a und dem zweiten Schaft 17 wird auf ein Niveau eingestellt, das nicht zu hoch ist. Im Unterschied dazu wird die Luftdichtigkeit zwischen der unteren Hälfte 13b und dem zweiten Schaft 17 auf ein Niveau eingestellt, das sehr hoch ist. Die Breite d₁ der unteren Hälfte 13b des ringförmigen Vorsprungs 13 ist, wie aus 7 ersichtlich ist, geringer als die Breite d₂ der Aussparung 24.
Daher tritt die Luft, die durch das Vorhandensein der Aussparung 24 über die untere Hälfte 13b hinüber- und in die Ringnut 23 eintreten konnte, durch den Raum zwischen der oberen Hälfte 13a und dem zweiten Schaft 17 hindurch und wird dann in den ersten Zylinder 11 abgeleitet. Wenn der Luftablassvorgang periodisch ausgeführt wird, kann der erforderliche Grad an Vakuum aufrechterhalten werden, so dass verhindert wird, dass der Pumpmechanismus an Leistung verliert.
Auch bei der dritten Ausführung wird, wie oben beschrieben, die Kraft aufgrund des Druckunterschiedes zwischen atmosphärischem Druck und dem Innendruck des Raums, der im Wesentlichen luftleer ist, als das Mittel zum Rückstellen des ersten und des zweiten Kolbens 16 und 18 genutzt. Daher ist eine Schraubenfeder, die aus einem Metall besteht, nicht erforderlich. Wenn der Pumpmechanismus einem Entsorgungsvorgang oder einem Recyclingvorgang unterzogen werden soll, ist es daher nicht erforderlich, Selektion bezüglich des Materials auszuführen, und der Pumpmechanismus kann einem derartigen Vorgang daher zu geringen Kosten unterzogen werden.
Im Unterschied zu einem Pumpmechanismus, bei dem eine aus einem Metall bestehende Schraubenfeder eingesetzt wird, treten bei dem vorliegenden Pumpmechanismus keine Funktionsstörungen aufgrund von Rost auf, und er behält seine Ausstoßleistung über einen langen Zeitraum stabil bei.
Bei dem Pumpmechanismus der dritten Ausführung und auch bei dem Pumpmechanismus der ersten sowie der zweiten Ausführung kann die Kopf-Gegenwirkungskraft bzw. die Rückstellkraft einfach reguliert werden. Herkömmlicherweise wird die Rückstellkraft reguliert, indem wahlweise Schraubenfedern eingesetzt werden, die einen unterschiedlichen Drahtdurchmesser oder eine unterschiedliche Anzahl von Wicklungen pro Längeneinheit haben. Bei dem Pumpmechanismus der Ausführung kann die Rückstellkraft beliebig ohne Einsatz eines derartig kostenaufwendigen Verfahrens reguliert werden.
Wenn der zweite Kolben 18 beispielsweise so eingestellt wird, dass wenig Luft im oberen Raum des zweiten Zylinders 12 verbleibt, wird der größte Druckunterschied zwischen dem Innendruck des zweiten Zylinders 12 beim Abwärtsdrücken des Kolbens 18 und atmosphärischem Druck erzeugt, so dass die maximale Rückstellkraft erzielt wird. Wenn im Unterschied dazu der zweiten Kolben 18 so eingestellt wird, dass eine gewisse Menge an Luft in dem oberen Raum des zweiten Zylinders 12 verbleibt, wird der Innendruck selbst dann nicht erheblich verringert, wenn der Kolben nach unten gedrückt wird, so dass die Rückstellkraft gering ist.
Bei dem Pumpmechanismus der Ausführung kann die Rückstellkraft mit einem derartigen Verfahren reguliert werden. Daher kann der Pumpmechanismus leicht an verschiedenartige Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten angepasst werden.
Bei dem Pumpmechanismus der Ausführungen ist es, wenn er einem Entsorgungsvorgang oder einem Recyclingvorgang unterzogen werden soll, nicht erforderlich, Selektion hinsichtlich des Materials auszuführen, und damit kann der Pumpmechanismus diesem Verfahren zu geringen Kosten unterzogen werden. Der Pumpmecha nismus bewirkt selbst dann kaum Funktionsausfall, wenn er über einen langen Zeitraum verwendet wird, und er weist ausgezeichnete Haltbarkeit auf. Des Weiteren kann der Pumpmechanismus kleiner hergestellt werden als nach dem Stand der Technik, und er weist eine geringe Anzahl an Einzelteilen sowie einen einfachen Aufbau auf. Bei dem Pumpmechanismus kann eine Gegenwirkungskraft bzw. eine Rückstellkraft, die erzeugt wird, wenn eine Flüssigkeit ausgestoßen werden soll, leicht so reguliert werden, dass sie für den Typ der Flüssigkeit geeignet ist.

Claims

Pumpmechanismus, der an einem Behälter anzubringen ist, der mit einer Flüssigkeit zu füllen ist, und die Flüssigkeit aus dem Behälter ausstößt, wobei der Pumpmechanismus umfasst: einen Zylinder (2) mit einer Flüssigkeits-Einleitöffnung (2a); einen Kolben (6), der in dem Zylinder (2) verschoben werden kann; einen Ausstoß-Leitweg (5a) für die Flüssigkeit, wobei der Weg mit einem Raum in dem Zylinder (2) in Verbindung steht und die in dem Zylinder (2) gespeicherte Flüssigkeit über den Leitweg (5a) durch eine Schubkraft ausgestoßen wird, die bewirkt, dass der Kolben (6) von einer Ausgangsposition an eine verschobene Position verschoben wird; eine Rückstelleinrichtung, die den Kolben (6) durch einen Gasdruck aus der verschobenen Position in die Ausgangsposition rückstellt, so dass die Flüssigkeit in dem Zylinder (2) gespeichert wird, wenn die Schubkraft abgelassen wird, wobei der Gasdruck durch die Schubkraft erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung einen Hilfskolben (41) umfasst, der in einer gasgefüllten Kammer (42) verschoben werden kann und mit dem Kolben (6) in Eingriff ist, wobei der Gasdruck durch den Druck eines Gases erzeugt wird, das durch den Hilfskolben (41) in der gasgefüllten Kammer (42) zusammengedrückt wird.
Pumpmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllte Kammer (42) in einem Trägerabschnitt (1) angeordnet ist, der mit dem Behälter in Eingriff gebracht werden kann.
Pumpmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (1) kappenförmig ist.
Pumpmechanismus Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Schaft (5) umfasst, der von dem Trägerabschnitt (1) geführt wird und sich von dem Kolben (6) aus erstreckt, wobei der Schaft (5) mit einem Kopf (8) zum Aufnehmen der Druckkraft verbunden ist, der Kolben (6) über den Schaft (5) verschoben werden kann und der Hilfskolben (41) durch eine Stange (43) mit dem Kopf (8) gekoppelt ist, um Eingriff zwischen dem Kolben (6) und dem Hilfskolben (41) herzustellen.
Pumpmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (5) den Ausstoß-Leitweg (5a) aufweist.
Pumpmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoß-Leitweg (5a) durch ein Loch gebildet wird, das in dem Schaft (5) ausgebildet ist, und der Kolben (6) ein Durchgangsloch (6a) aufweist, das so ausgebildet ist, dass es mit dem Ausstoß-Leitweg (5a) verbunden ist.
Pumpmechanismus nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ventil (3) in der Nähe der Flüssigkeits-Einleitöffnung (2a) angeordnet ist und die Flüssigkeit nur in einer Richtung von dem Behälter zu dem Zylinder (2) durch das erste Ventil (3) hindurchgeleitet wird; ein zweites Ventil (7) in der Nähe des Ausstoß-Leitweges (5a) angeordnet ist und die Flüssigkeit nur in einer Richtung von dem Zylinder (2) zu dem Ausstoß-Leitweg durch das zweite Ventil (7) hindurchtreten lässt.