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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Pumpausgabevorrichtungen zur Verwendung mit Handelsproduktbehältern und
insbesondere auf solche Vorrichtungen, die die Be-/Entlüftung von
Gasen ermöglichen,
ohne ein Entweichen des flüssigen
Produkts zuzulassen.
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Hintergrund der Erfindung
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Manuell betätigte Pumpausgabevorrichtungen
zum Pumpen einer Flüssigkeit
aus einem Versorgungsbehälter
sind dem Fachmann wohlbekannt. Üblicherweise
sind manuell betätigte
Pumpausgabevorrichtungen mit wenigstens einer Be-/Entlüftung, die
von der Innenkammer des Behälters
zur äußeren Umgebung
hin verläuft,
versehen, um das Eindringen von Luft in den Behälter zu ermöglichen, wenn dem Behälter durch
die Ausgabevorrichtung Flüssigkeit entnommen
wird, damit sowohl ein Einknicken des Behälters auf Grund des darin erzeugten
Vakuums als auch ein Aufhören
des Flüssigkeitsflusses
verhindert werden, was beides nicht erwünscht wäre (siehe US-A-4 958 754).
Ein mit den meisten manuell betätigten
Pumpausgabevorrichtungen verbundenes Problem besteht in der Vorsorge,
dass die Flüssigkeit aus
dem zugehörigen
Behälter
während
der Verwendungsperioden, in denen dieser gekippt wird oder das flüssige Produkt
im Behälter
umherschwappt, oder auch während
der Perioden, in denen der Benutzer den Behälter umlegen möchte oder
diesen von einem Arbeitsplatz zum anderen tragen möchte, oder
auch während
der Anlieferung nicht entweicht.
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Zudem können bestimmte flüssige Produkte wie
beispielsweise Wasserstoffperoxid oder andere Bleichmittel sowie
kohlenstoffhaltige Getränke
oder andere Flüssigkeiten,
die chemische Reaktionen hervorrufen, Gase erzeugen, was zum Aufbau
von Drücken
in der Innenkammer des Behälters
führen
kann. Ohne eine Möglichkeit,
diese Gase abzuziehen, ist der Behälter einer hohen Spannung ausgesetzt,
die gewöhnlich
zur Wölbung
des Behälters
oder zu Spannungsrissen im Behälter
führt.
Das Wölben
betrifft die Verformung des Behälters,
während
Spannungsrisse zu einem Lecken, Platzen oder unter extremen Bedingungen
zu einer Explosion führen
können,
die eine potenziell gefährliche
oder Schäden hervorrufende
Situation schaffen kann. Diese Probleme treten bei dickwandigen
Behältern
weniger deutlich hervor, jedoch führen die Kostenbetrachtung
und der Wunsch nach einer Minimierung der Materialressourcen, wodurch
die Umweltbelastung verringert wird, dazu, dass so weit wie möglich die
Verwendung dünnwandiger
Behälter
bevorzugt wird. Behälter
für die
meisten Handelsprodukte, die manuell betätigte Pumpausgabevorrichtungen
enthalten, sind üblicherweise
dünnwandig
und häufig
aus Kunststoff gefertigt. Deshalb wäre es zur Vermeidung dieser
möglichen
Probleme wünschenswert,
den Behälter,
auf dem die manuell betätigte
Pumpausgabevorrichtung angebracht ist, während der Perioden der Benutzung wie
auch der Nichtbenutzung zu entlüften.
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Verschiedene Be-/Entlüftungsmechanismen sollten
den einen oder den anderen Aspekt dieses Problems lösen. Viele
dieser Vorrichtungen sind komplex, schwer herzustellen und teuer,
lösen jedoch
immer noch nicht alle oben angeführten
Fragen. Die meisten manuell betätigten
Pumpausgabevorrichtungen sehen Be-/Entlüftungsmechanismen vor, die
eine manuelle Betätigung
oder irgendeine andere Form des Einwirkens durch den Benutzer erfordern. Üblicherweise
besitzt ein solcher Be-/Entlüftungsmechanismus
eine geöffnete
Stellung, in der der Durchtritt von Flüssigkeiten möglich ist,
und eine geschlossene Stellung, in der die Be-/Entlüftung völlig verschlossen
ist, um den Durchtritt jeglicher Flüssigkeit zu verhindern. Bei
diesem Typ eines Be/Entlüftungsmechanismus
wird das Problem des Entgasens verschlimmert, wenn die Be-/Entlüftung geschlossen
ist. Einige andere Be-/Entlüftungsmechanismen
sehen nur eine Einweg-Be-/Entlüftung
vor; beispielsweise wird, wenn der Druck im Behälter geringer als der Druck
der äußeren Umgebung
ist, das Eindringen von Luft in den Behälter ermöglicht. Andere Be-/Entlüftungsmechanismen
wiederum bestehen einfach aus offenen Durchlässen, durch die Luft in den
Behälter
eintritt oder aus dem Behälter
austritt. Jedoch lässt
dieser letztere Typ eines Be-/Entlüftungsmechanismus auch zu,
dass das flüssige
Produkt aus den Behälter
entweicht, wenn der Behälter
bewegt oder gekippt wird.
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Folglich besteht ein Bedarf an einer
manuell betätigten
Pumpausgabevorrichtung, die ermöglicht, dass
Gase in den Behälter
eindringen und aus dem Behälter
austreten, der das flüssige
Produkt aufnimmt, während
verhindert wird, dass das flüssige Produkt
aus dem Behälter
während
der Perioden der Benutzung und Nichtbenutzung entweicht, ohne umfangreiche
Ventilsysteme einzusetzen, deren Herstellung teuer ist. Es wäre auch
von Vorteil, eine solche ma nuell betätigte Pumpausgabevorrichtung
derart vorzusehen, dass sie, ohne irgendeinen Eingriff durch den
Benutzer zu erfordern, passiv be-/entlüftet.
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Technischer
Hintergrund
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GB 816.564 beschreibt eine Vorrichtung
des Typs mit hin und her gehender Pumpe zur Abgabe dosierter Mengen
viskoser Flüssigkeit
von einer Flasche oder einem ähnlichen
Behälter,
wobei in der Vorrichtung oder ihr zugeordnet Entlüftungsmittel vorhanden
sind, die auf einer Seite zur Atmosphäre geöffnet sind und auf der anderen
Seite mit dem Innenraum des Behälters
in Verbindung stehen und aus einer Filzlage bestehen, die zwischen
Scheiben aus dünner
Metallgaze sandwichartig angeordnet ist, so dass der Durchgang von
Luft in den Behälter
möglich
ist, jedoch eine Flüssigkeitsströmung in
entgegen gesetzter Richtung verhindert wird.
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WO 94/26614 beschreibt einen Behälter, der fluidartige
Stoffe enthalten und abgeben kann und einen hohlen Körper umfasst,
wobei der Behälter
ein Dichtungs- und Belüftungssystem
enthält,
das aus einer perforierten Fläche
besteht, die eine oder mehrere Perforationen des Behälters in
Kombination mit einer auf die perforierte Fläche aufgebrachten fluidundurchlässigen,
aber gasdurchlässigen
Membran umfasst, um so flüssigkeitsundurchlässige Dichtungsmittel
und gasdurchlässige
Belüftungsmittel
zu schaffen, wobei die Membran behandelt ist, um ihre Oberflächenenergie
zu verringern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
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In der vorliegenden Erfindung ist
eine manuell betätigte
Pumpausgabevorrichtung zur Ausgabe eines flüssigen Produkts vorgesehen.
Die manuell betätigte
Pumpausgabevorrichtung umfasst einen Behälter zur Speicherung des flüssigen Produkts. Der
Behälter
weist eine Innenkammer und eine gegenüber der Umgebung freiliegende
Außenfläche auf.
Eine Ausgabepumpe ist mit dem Behälter verbunden und steht mit
dem flüssigen
Produkt in Fluidverbindung. Die Ausgabepumpe weist eine Ausgabeöffnung und
ein Betätigungsglied
auf. Vorzugsweise weist die Ausgabepumpe ferner ein Gehäuse mit
einem darin hin und her bewegbar angeordneten Kolben auf, wobei
der hin und her bewegbare Kolben zwischen einer Nicht-Ausgabeposition
und einer Ausgabeposition verschiebbar ist. Alternativ kann die Ausgabepumpe
aus einer flexiblen Pumpe bestehen. Das Betätigungsglied kann vorzugsweise
aus einem an dem Gehäuse
angebrachten und mit der Ausgabepumpe verbundenen Trigger bestehen,
der die Ausgabepumpe betätigt,
wenn auf das Betätigungsglied
eine Betätigungskraft
ausgeübt
wird. Das Gehäuse
weist einen Verschluss auf, um das Gehäuse und die Ausgabepumpe dicht
auf dem Behälter
anzubringen. Das Gehäuse
enthält
einen Einlassdurchgang, der die Fluidverbindung zwischen dem flüssigen Produkt
in der Innenkammer und der Ausgabepumpe herstellt, und einen Auslassdurchgang,
der die Fluidverbindung zwischen der Ausgabepumpe und der Ausgabeöffnung herstellt.
Das Gehäuse weist
vorzugsweise eine Be-/Entlüftungsöffnung auf, durch
die hindurch ein Austausch zwischen der Innenkammer und der Umgebung
möglich
ist. Eine gasdurchlässige/flüssigkeitsundurchlässige Be-/Entlüftung ist
ebenfalls vorgesehen. Die gasdurchlässige/flüssigkeitsundurchlässige Be-/Entlüftungsöffnung weist
ferner ein Be-/Entlüftungsmodul
mit einer Membran und einen Trägerrahmen
auf. Der Trägerrahmen
besitzt in ihm ausgebildete offene Räume. Die Membran ist im Wesentlichen
gasdurchlässig/flüssigkeitsundurchlässig. Die
Membran enthält vorzugsweise
ein Acryl-Copolymer, das noch vorzugsweiser eine hydrophobe Beschichtung
aus einem Fluor-Monomer aufweist, das auf der Membran polymerisiert
ist und zwar unter Verwendung von UV-Licht. Die Membran weist Poren
mit einem Durchmesser im Bereich von 0,005 μm bis ungefähr 10 μm auf. Der Trägerrahmen
besteht vorzugsweise aus einem Nylonvlies oder einem Polyethylenterephthalat. Die
Membran ist am Trägerrahmen
befestigt, derart, dass die Membran die offenen Räume im Trägerrahmen überspannt.
Die Membran ist vorzugsweise mit dem Trägerrahmen vergossen. Das Be-/Entlüftungsmodul
ist vorzugsweise über
den Trägerrahmen
am Gehäuse
oberhalb der Be-/Entlüftungsöffnung befestigt.
Das Be-/Entlüftungsmodul
ist im wesentlichen gegenüber
Flüssigkeiten
undurchlässig,
während
es den Durchtritt von Gasen durch die Membran in die Innenkammer
und aus der Innenkammer zulässt,
wodurch der Behälter
passiv be-/entlüftet
wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Während
die Spezifikation mit den Ansprüchen
abschließt,
die die vorliegende Erfindung aufzeigen und kennzeichnend beanspruchen,
soll die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung besser
verstanden werden, die mit der begleitenden Zeichnung verknüpft ist,
worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen und:
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1 eine
vertikale Querschnittansicht der manuell betätigtett Pumpausgabevorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist,
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2 eine
perspektivische Ansicht des Trägerrahmens
der vorliegenden Erfindung ist,
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3 eine
Querschnittansicht des Be-/Entlüftungsmoduls
der vorliegenden Erfindung ist, und
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4 eine
vertikale Querschnittansicht einer zweiten alternativen Ausführung der
manuell betätigten
Pumpausgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
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Genaue Beschreibung
der Erfindung
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Mit Bezug auf die Zeichnung wird
in 1 eine Querschnittansicht
einer besonders bevorzugten Ausführung
einer allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichneten
manuell betätigten
Pumpausgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 1 ist die manuell betätigte Pumpausgabevorrichtung 100 mit
einem Gehäuse 20 versehen, das
dicht auf dem Flüssigkeitsversorgungsbehälter 10 angebracht
werden kann. Das Gehäuse 20 wird verwendet,
um eine Ausgabepumpe 30 so zu montieren, dass sie mit dem
Behälter 20 in
Fluidverbindung steht.
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Das Gehäuse 20 kann vorzugsweise
von einer Abdeckung 60 umschlossen sein. Üblicherweise wird
die Abdeckung 60 verwendet, um das Gehäuse 20 zu verkleiden
und für
ein ästhetisch
gefälligeres Paket
dem Verbraucher gegenüber
zu sorgen. Das Gehäuse 20 weist
einen nach außen
verlaufenden Auslassdurchgang 40 mit einem fernen Ende 42 und einem
nahen Ende 44 auf. Der Auslassdurchgang 40 ist
vorzugsweise integral mit dem Gehäuse 20 verbunden.
Der Auslassdurchgang 40 steht mit der Ausgabepumpe 30 in
Fluidverbindung. Das Gehäuse 20 weist
ferner einen Einlassdurchgang 46 auf, der sich von der
Ausgabepumpe 30 nach unten erstreckt. Ein Düsenabschnitt 48 ist
am fernen Ende 42 des Einlassdurchgangs 46 und
mit diesem in Fluidverbindung stehend angebracht. Der Düsenabschnitt 48 weist
eine Ausgabeöffnung 49 auf.
Der Düsenabschnitt 48 kann
vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material wie etwa Polypropylen,
Polyethylen oder dergleichen gegossen sein.
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Ein Betätigungsglied 50, vorzugsweise
in der Form eines Betätigungshebels
oder Triggers 52, ist am Gehäuse 20 angelenkt und
mit der Ausgabepumpe 30 verbunden. Innerhalb des Gehäuses 20 wird die
Ausgabepumpe 30 durch Betätigung des Triggers 52 in
einer Weise manuell betätigt,
wie sie für
solche Ausgabepumpen, die durch einen Trigger 52 betätigt werden
können, üblich ist.
Die Ausgabepumpe 30 weist vorzugsweise einen darin hin
und her bewegbar angeordneten Kolben 32 auf, der, wenn
er betätigt
wird, unter Abdichtung zu einer Pumpenkammer 34 gleitet,
und enthält
ein Federelement 36, das den hin und her bewegbaren Kolben 32 und
den Trigger 52 in eine Nicht-Ausgabeposition vorbelastet.
Eine genauere Beschreibung der Merkmale und Komponenten einer solchen
herkömmlichen
Ausgabepumpe 30 lässt
sich beispielsweise in dem am 25. September 1990 an Stephen R. Dennis
erteilten US-Patent Nr. 4.958.754, das somit durch Verweis hier
aufgenommen wird. Herkömmliche
Ausgabepumpen dieses allgemeinen Typs sind beispielsweise die im Handel
erhältlichen
und von Continental Sprayers, Inc. unter der Handelsbezeichnung "T8500" vertriebenen Versionen.
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Der Behälter 10 muss zur Speicherung
flüssiger
Produkte geeignet sein. Vorzugsweise sind der Behälter 10 und
das Gehäuse 20 gegenüber Flüssigkeiten
undurchlässig.
Ein solcher Behälter 10 enthält eine
Innenkammer 12 und einen hohlen Halsabschluss 14.
Der Halsabschluss 14 ist vorzugsweise am obersten Abschnitt
des Behälters 10 angeordnet und
wird verwendet, um den Behälter 10 mit
dem Gehäuse 20 dicht
zu verbinden, wobei er den Zugang zur Innenkammer 12 ermöglicht.
Der Behälter 10 kann
aus verschiedenen, dem Fachmann wohlbekannten Materialien wie etwa
Metallen, Glas und dergleichen hergestellt sein. Vorzugsweise ist
der Behälter 10 aus
einem Kunststoff wie beispielsweise Polyethylen, Polyvinylchlorid,
Polyethylenteraphthalat, Polyester, Polypropylen, Polycarbonat,
Nylon oder dergleichen hergestellt. Üblicherweise wird der Behälter durch
Blasformen gefertigt, jedoch kann dieser Behälter 10 in verschiedenen
Formen und Größen durch
verschiedene dem Fachmann wohlbekannte Verfahren gefertigt werden.
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Auf dem Gehäuse 20 befindet sich
ein Verschluss 22, der gegenüber dem Aus lassdurchgang 40 angeordnet
ist. Vorzugsweise besitzt der Verschluss 22 innen drei
Gewindegänge 24 und
ist so beschaffen, dass er auf das Gewinde des Halsabschlusses 14 des
Behälters 10 passt.
In dieser Weise wird das Gehäuse 20 auf
den Behälter 10 geschraubt,
wodurch die Ausgabepumpe 30 über den Einlassdurchgang 46 mit
der Innenkammer 12 in Fluidverbindung gebracht wird. Der
Einlassdurchgang 46 kann so beschaffen sein, dass er mit
einem hohlen Tauchrohr 62 verbunden ist, das den Einlassdurchgang 46 mit
dem flüssigen
Produkt, das in der Innenkammer 12 des Behälters 10 gespeichert
ist, in Fluidverbindung bringt. Alternativ können der Verschluss 22 und
der Halsabschluss 14 in der einem Fachmann bekannten Weise
ausgebildet sein, dass sie verschiedenartige dicht anliegenden Verbindungen
wie beispielsweise einen Schnappverschluss, einen Bajonettverschluss,
eine Steckverbindung, eine Schnellauskupplung oder dergleichen zwischen
dem Behälter 10 und
der manuell betätigten
Pumpausgabevorrichtung 100 bilden.
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Außerdem ist auf dem Gehäuse 20 ein Flansch 28 ausgebildet.
Der Flansch 28 erstreckt sich um den Einlassdurchgang 46 radial
nach außen. Der
Verschluss 22 ist über
den Flansch 28 mit dem Gehäuse 20 verbunden.
Vorzugsweise wirkt ein Abschnitt des Flanschs 28 als Dichtung
zwischen dem Verschluss 22 und dem Halsabschluss 14 des
Behälters 10.
Das Gehäuse 20 einschließlich des
Flanschs 28 und des Verschlusses 22 wie auch die
Abdeckung 60 können
als Einzelteile gefertigt oder alternativ durch beispielsweise Spritzgießen oder
andere dem Fachmann wohlbekannte Verfahren integral gegossen sein.
Zudem können
diese Komponenten aus verschiedenen Materialien wie etwa einem thermoplastischen
Material wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol,
Polyester, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Nylon oder dergleichen
gebildet sein.
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Das Gehäuse 20 enthält ferner
eine durch dieses hindurchgehende Be-/Entlüftungsöffnung 70. Die Be-/Entlüftungsöffnung 70 verläuft durch
den Flansch 28, wodurch ein Austausch zwischen der Innenkammer 12 und
der äußeren Umgebung
ermöglicht
wird. In der bevorzugten Ausführung,
wie sie in 1 gezeigt
wird, enthält
das Gehäuse 20 eine nach
außen
offene Bohrung 72 mit einem äußeren Ende 73 und
einem innere Ende 75, die im Gehäuse 20 genau unterhalb
der Ausgabepumpe 30 ausgebildet ist. Die nach außen offene
Bohrung 72 schafft einen Kanal, der zur Be-/Entlüftungsöffnung 70 führt, die
sich an seinem inneren Ende 75 befindet. Die Be-/Entlüftungsöffnung 70 verläuft durch
das Gehäuse 20 hindurch,
um das Eindringen von Luft aus der Umgebung in die Innenkammer 12 des
Behälters 10 zu
ermöglichen,
wobei ebenfalls ermöglicht
wird, dass in der Innenkammer 12 befindliche Gase entweichen
und in die Umgebung strömen.
Vorzugsweise μmfängt ein
zylinderförmiger
Verbindungsring 74, der an dem Flansch 28 angebracht
ist, die Be-/Entlüftungsöffnung 70.
Der Verbindungsring 74 erstreckt sich vom Flansch 28 nach
unten bis zu einer Position innerhalb der Innenkammer 12 des
Behälters 10 oberhalb
des flüssigen
Produkts.
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Am Verbindungsring 74 ist
eine Einrichtung angebracht, die die manuell betätigte Pumpausgabevorrichtung 100 und
den zugehörigen
Behälter 10 sowohl
während
der Benutzungsperioden (d. h. während
und unmittelbar nach einem Ausgabezyklus) als auch während der
Nichtbenutzung (d. h. bei statischen Zuständen ohne Einwirkung des Benutzers) auf
den atmosphärischen
Druck passiv be-/entlüftet. Bei
der vorliegenden Erfindung besteht die Einrichtung zum passiven
Be-/Entlüften
der manuell betätigten
Pumpausgabevorrichtung 100 aus einer gasdurchlässigen/flüssigkeitsundurchlässigen Be-/Entlüftung 80.
Diese gasdurchlässige/flüssigkeitsundurchlässige Be-/Entlüftung 80 besitzt
die Form eines Be-/Entlüftungsmoduls 82,
das zulässt,
dass die in der Innenkammer 12 erzeugten Gase in die Atmosphäre entweichen
und einen Überdruck
im Behälter 10 verhindert,
wobei es ebenfalls zulässt,
dass Luft aus der Umgebung in den Behälter 10 eindringt,
um ein Einknicken des Behälters 10 zu
vermeiden, wenn das flüssige
Produkt ausgegeben wird. Darüber
hinaus kann das im Behälter 10 gespeicherte
flüssige Produkt
nicht in das Be-/Entlüftungsmodul 82 eindringen,
wodurch ein Ausfließen
oder Entweichen des flüssigen
Produkts vermieden wird. Dieses Be-/Entlüftungsmodul 82 sieht
deshalb eine Zweiwege-Be-/Entlüftung
während
der Perioden der Benutzung sowie der Nichtbenutzung vor, wodurch
der Behälter 10 passiv
be-/entlüftet
wird.
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Das Be-/Entlüftungsmodul 82 enthält eine Membran 84 und
einen Trägerrahmen 86 mit
darin ausgebildeten offenen Räumen.
Der Trägerrahmen 86,
wie er in 2 zu sehen
ist, enthält
einen zylindrischen, hohlen Aufsatz 87 mit Stützarmen 88,
die voneinander beabstandet sind und zwischen sich offene Räume bilden.
Die Stützarme 88 verlaufen
zwischen dem hohlen Aufsatz 87 und einem geschlossenen,
zylindrischen Ring 89. Dieser Trägerrahmen 86 ist vorzugsweise
aus Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polyethylen, Nylon oder
anderen Polyolefinen oder aus Copolymeren hiervon durch Druckguss hergestellt.
Vorzugsweise hat der Ring 89 abgerundete Kanten, um ein
Beschädigen
der Membran 84 während
der Anlieferung und des Transports zu verhindern. Obwohl dies eine
bevorzugte Konfiguration für
den Trägerrahmen 86 ist,
können
verschiedene andere Konfigurationen ebenfalls verwendet werden.
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Wie in 3 am
besten zu sehen ist, ist der Aufsatz 87 vorzugsweise so
bemessen, dass er mit dem Verbindungsring 74 eine Reibverbindung
eingeht, wodurch der Trägerrahmen 86 am
Gehäuse 20 befestigt
werden kann. Der Verbindungsring 74 kann vorzugsweise eine
erste zylindrische Wandung 76 aufweisen, die zu einer zweiten
zylindrischen Wandung 78 konzentrisch ist, wobei der Raum
zwischen der ersten 76 und der zweiten 78 zylindrischen
Wandung so bemessen ist, dass er den Aufsatz 87 des Be-/Entlüftungsmoduls 82 in
Reibungsschluss aufnimmt. Eine Lippe 85, die sich vom Aufsatz 87 nach innen
zu den Stützarmen 88 erstreckt,
schafft eine Oberfläche,
auf die eine Kraft ausgeübt
werden kann, um die Reibverbindung zwischen dem Aufsatz 87 und
dem Verbindungsring 74 zu schließen, wodurch das Be-/Entlüftungsmodul 82 an
dem Flansch 28 des Gehäuses 20 befestigt
wird. Alternativ kann das verbindende Merkmal zwischen dem Aufsatz 87 und dem
Verbindungsring 74 aus verschiedenen, dem Fachmann bekannten
Mechanismen gebildet sein. Das verbindende Merkmal können beispielsweise
ein nach außen
hervorstehender Rand entlang dem Umfang des Verbindungsrings 74 und
eine entsprechende umfängliche
Nut oder Aussparung entlang der Innenseite des Aufsatzes 87 sein,
die eine Schnappverbindung bilden, wenn der Aufsatz 87 über den Verbindungsring 74 gesetzt
wird. Ferner kann der Aufsatz 87 am Verbindungsring 74 durch
Anwendung von Befestigungsverfahren wie etwa der Haftverbindung
oder der integralen Formung oder durch Anwendung eines anderen temporären Befestigungsverfahrens
wie etwa einer Schraubverbindung angebracht werden.
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Die hier vorgesehene Membran 84 muss
gegenüber
Flüssigkeiten
undurchlässig,
jedoch gegenüber
Gasen durchlässig
sein. Der hier verwendete Begriff "gasdurchlässig" bezieht sich auf die Fähigkeit
der Membran 84, Gase hindurch zu lassen. Vorzugsweise weist
das Be-/Entlüftungsmodul 82 einen Durchsatz
von ungefähr
400 cos bis ungefähr
650 cc pro Minute auf. wenn es einem Luftdruck von ungefähr 400 mm
Wassersäule
unterliegt. Der hier verwendete Begriff "flüssigkeitsundurchlässig" bezieht sich auf
die Fähigkeit
der Membran 84, dem Durchtritt von Flüssigkeiten zu widerstehen.
Vorzugsweise lässt
das Be/Entlüftungsmodul 82 nicht
einen einzigen Wassertropfen (mit dem bloßen Auge sichtbar) durch die
Membran hindurch, wenn es einem erhöhten Wasserdruck (erhöht auf ungefähr 4500
mm Wassersäule
bei ungefähr
100 mbar/min) von bis zu ungefähr
4500 mm Wassersäule
unterliegt und für fünf Minuten
bei ungefähr
4500 mm Wassersäule
gehalten wird.
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Die Dicke der gasdurchlässigen/flüssigkeitsundurchlässigen Membran 84 kann
auf der Grundlage der Dicke der zugehörigen Komponenten, auf denen
sie befestigt ist, gewählt
werden, jedoch ist eine solche Membran 84 üblicherweise
eine dünne Schicht,
die vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,01 mm bis ungefähr 2 mm
und noch vorzugsweiser von 0,05 mm bis ungefähr 0,5 mm besitzt. Die Membran 84 kann
aus einem synthetischen Material, beispielsweise aus einem feinporigen
Kunststofffilm, bestehen. Die Größe der Poren
in dem Membranmaterial ist so gewählt, dass der Durchtritt von
Luft und von Gasen erlaubt wird, während es gegenüber Flüssigkeiten
undurchlässig
ist. Die Membran 84 kann unter verschiedenen Herstellern
gewählt
werden, wobei sie Poren mit einem Durchmesser enthält, die vorzugsweise
im Bereich von ungefähr
0,005 μm
bis ungefähr
10 μm und
noch vorzugsweiser im Bereich von ungefähr 0,01 μm bis ungefähr 3 μm und am meisten bevorzugt im
Bereich von ungefähr
0,2 μm bis
ungefähr
1 μm liegen.
Beispielsweise können
diese Membranen 84 vorzugsweise aus einem Acryl-Copolymer
in einem Lösungsmittel-Verdampfungsprozess,
bei dem das Acryl-Copolymer so verarbeitet wird, dass es eine feine
Verteilung flüchtiger Komponenten
in dem Polymer verteilt, hergestellt sein. Noch vorzugsweiser ist
die Membran 84 aus einem Acrylnitril-Polymer hergestellt.
Diese flüchtigen Stoffe
werden dann während
der Nachbehandlung der Membran verdampft, wodurch die poröse Membranstruktur
erzeugt wird. Folglich kann das eigentliche Membranmaterial sehr
empfindlich sein und wird üblicherweise
nicht ohne den Trägerrahmen 86 verwendet.
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Um Flüssigkeiten abzustoßen, wird
die Membran 84 mit einem Material behandelt, das bei minimaler
Einschränkung
des Gasdurchtritts das Abweisen eindringender Flüssigkeit unterstützt. Vorzugsweise
umfasst diese Behandlung eine hydrophobe Beschichtung, die auf die
Membran 84 aufgebracht wird. Diese hydrophobe Beschichtung
besteht vorzugsweise aus einem Fluor-Monomer und noch vorzugsweiser
aus einem Fluoracrylat-Monomer. Die Membran 84 wird während der
Herstellung mit diesem Fluor-Monomer imprägniert, wo bei die gesamte Membran 84 mit
UV-Licht nachbehandelt wird, um das Fluor-Monomer zu polymerisieren. Diese Beschichtung
verläuft
durch die gesamte Membran 84 und nicht nur auf der Oberfläche. Diese
bevorzugte Membran 84 wird unter Verwendung eines Polyestermaterials
mit einer Porengröße von ungefähr 0,8 μm gefertigt
und wird von Gelman Sciences Inc. unter dem Handelsnamen Versaport® Membran
V800TR hergestellt und vertrieben. Der Strom trockener Luft durch
diese bevorzugte Membran 84 beträgt vorzugsweise von ungefähr 5 Liter/min/cm2 bis ungefähr 15 Liter/min/cm2 bei
einem Druck von ungefähr
13,5 psi (pounds per square inch = Pfund je Quadratzoll) und vorzugsweiser
10 Liter/min/cm2 bei einem Druck von ungefähr 13,5
psi. Zusätzliche
feinporige Membranmaterialien können
beispielsweise Kunststoffvliesfilme wie etwa das Poylethylen-Spinnvlies-Filmmaterial,
das von der Firma Du Pont unter dem Handelsnamen Tyvek hergestellt
und vertrieben wird, umfassen. Verschiedene synthetische Membranen 84,
die in Sinter-, Zieh-, Spur-Ätz-, Schablonen-Laug- und
Phasenumkehrungsverfahren präpariert
wurden, können
ebenfalls mit der hier beschriebenen Erfindung eingesetzt werden.
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Das Be-/Entlüftungsmodul 82 der
am meisten bevorzugten Ausführung
besitzt eine Länge
von ungefähr
15 mm bis ungefähr
17 mm und einen Durchmesser von ungefähr 8 mm bis ungefähr 9 mm. Der
Aufsatz 87 hat einen Innendurchmesser von vorzugsweise
ungefähr
6,4 mm bis ungefähr
6,5 mm und eine Länge
von ebenfalls vorzugsweise ungefähr 5
mm bis ungefähr
6 mm. In dieser Ausführung
enthält
der konisch zulaufende Abschnitt des Be-/Entlüftungmoduls 82 Membranteile 84,
die vorzugsweise ungefähr
8 mm lang und ungefähr
6 mm breit sind. In dieser am meisten bevorzugten Ausführung enthält das Be-/Entlüftungsmodul 82 zwei
Membranteile 84, die zwischen zwei Stützarmen 88 eingespannt
und befestigt sind. Obwohl dies die am meisten bevorzugte Ausführung des
Be-/Entlüftungsmoduls 82 ist,
können
auch verschiedene andere Konfigurationen und Größen verwendet werden.
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Die Membran 84 ist auf dem
Trägerrahmen 86 in
der Weise angebracht, dass die Membran 84 die offenen Räume im Trägerrahmen 86 überspannt. Vorzugsweise
ist die Membran 84 in der Weise angebracht, dass sie den
Trägerrahmen 84 umgibt
bzw. einfasst. 3 zeigt
eine Ansicht der am Trägerrahmen 86 befestigten
Membran 84. Ein Verfahren zur Befestigung der Membran 84 an
dem Trägerrahmen 86 besteht
darin, die Membran 84 mit dem vorzugsweise aus einem Nylonvlies
oder einer Polyesterfaserschicht bestehenden Trägerrah men 84 zu vergießen oder
heißzuversiegeln.
Dies bewirkt einen zusätzlichen
Grad an mechanischer Integrität.
Noch vorzugsweiser kann das Be-/Entlüftungsmodul 82 in einem
Spritzgießprozess
hergestellt werden. Das Membranmaterial kann in eine geteilte Form
eingeführt
werden, wobei, wenn die Form um die Membran 84 geschlossen
wird, diese in die korrekten Dimensionen geschnitten und anschließend in
den Formenhohlraum gefaltet wird. Als Nächstes wird die Membran 84 in
dem Hohlraum eingespannt und anschließend ein Harz in jeden Hohlraum
eingeführt.
Dieses Harz bildet eine undurchlässige
Abdichtung des Membranmaterials, wodurch der Trägerrahmen 86 mit der
Membran 84 verbunden wird und so das Be-/Entlüftungsmodul 82 bildet.
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Während
des Betriebs ist der Behälter 10 mit einem
flüssigen
Produkt wie beispielsweise Teppichreiniger, Reiniger für harte
Oberflächen,
Haushaltsreiniger, Spülmaschinenflüssigkeiten,
flüssige Waschhilfsmittel,
flüssige
Desinfektionsmittel, flüssige
Bleichmittel, Peroxid-Bleiche, flüssige Autopflegeprodukte, flüssige Shampoos,
Körperpflege-/Schönheitsflüssigkeiten
oder dergleichen gefüllt.
Die manuell betätigte
Pumpausgabevorrichtung 100 wird an dem Behälter 10 über einen
Verschluss 22 mit einem Tauchrohr 62, das sich
bis unter die Oberfläche
des flüssigen
Produkts erstreckt, angebracht. Wenn eine Ausgabe oder ein Sprühen gewünscht wird,
wird der Trigger 52 vom Benutzer durch Ausüben einer
Betätigungskraft
manuell bewegt, wodurch eine Betätigung
der Ausgabepumpe 30 bewirkt wird. Die Betätigung der
Ausgabepumpe 30 bewirkt, dass die Flüssigkeit unter Druck durch
den Auslassdurchgang 40 und in den Düsenabschnitt 48 und
anschließend
aus der Ausgabeöffnung 49 strömt. Wenn
der Trigger 52 losgelassen wird, kehrt dieser zusammen
mit der Ausgabepumpe 30 unter der Wirkung der Kraft einer Vorbelastungsfeder
in die Nicht-Ausgabeposition zurück.
Wenn die Ausgabepumpe 30 in ihre ursprüngliche Nicht-Ausgabeposition
zurückkehrt,
wird in der Pumpenkammer 34 ein negativer Druck oder Vakuum
erzeugt. Die Umgebungsluft kann durch das Be/Entlüftungsmodul 82 und
die Be-/Entlüftungsöffnung 70 in
den Behälter 10 eindringen.
Das Be-/Entlüftungsmodul 82 verhindert,
dass das flüssige
Produkt durch die Be-/Entlüftungsöffnung 70 dringt, selbst
wenn der Behälter 10 während eines
Ausgabezyklus umgekippt oder bewegt wird. Gleichzeitig wird das
flüssige
Produkt durch das Tauchrohr 62 in die Pumpenkammer 34 der
Ausgabepumpe 30 abgesaugt, wodurch die Ausgabepumpe 30 für den nächsten Ausgabezyklus
vorbereitet wird. Eine nachfolgendes Betätigen und Loslassen des Triggers 52 wiederholt
den obigen Ausgabezyklus und ermöglicht,
dass das flüssige
Produkt durch die Ausgabeöffnung 49 ausgegeben
oder gesprüht
wird.
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Wenn die Flüssigkeit in Form eines Sprays ausgegeben
werden soll, kann der Düsenabschnitt 48 vom
Typ Druckwirbel, Tropfenschlag oder dergleichen sein. Wenn eine
Druckwirbeldüse
verwendet wird, besitzt die Flüssigkeit,
die die Ausgabeöffnung 49 verlässt, die
Form einer dünnen
konischen Schicht, die schnell in Fluidpartikel auseinanderfällt. Wenn
eine Tropfenschlagdüse
verwendet wird, wird die Flüssigkeit
in stoßweisen
Strömen
ausgegeben, die durch gegenseitiges Aufeinandertreffen oder gegenseitiges
Einwirken auseinanderfallen. Alternativ kann die Flüssigkeit
in Form eines Schaums, Stroms, Sprays oder in irgendeiner Kombination
dieser Formen ausgegeben werden. Somit kann der Düsenabschnitt 48 zur
Ausgabe von Flüssigkeiten
durch eine Ausgabeöffnung 49 verschiedene
Düsentypen
enthalten, die dem Fachmann wohlbekannt sind.
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Nach dem Betrieb und während der
Perioden der Nichtbenutzung können
Luft sowie andere Gase durch das Be-/Entlüftungsmodul 82 und
durch die gasdurchlässige/flüssigkeitsundurchlässige Membran 84 in
den Behälter 10 hinein
und aus diesem heraus strömen.
Dies ermöglicht
ein Entgasen während der
Perioden der Nichtbenutzung. Das Entgasen erfolgt üblicherweise
dann, wenn von dem in dem Behälter 10 untergebrachten
Produkt auf natürliche Weise
Gase erzeugt werden. Diese Gase werden, wenn der Druck im Behälter 10 ansteigt,
durch das Be-/Entlüftungsmodul 82 an
die Umgebung abgegeben, wodurch eine zu hohe Spannung oder ein Überdruck
im Behälter 10 vermieden
wird. Da das Be-/Entlüftungmodul 82 den
Durchtritt von Gasen ohne Einwirkung des Benutzers ermöglicht,
bewirkt diese manuell betätigte
Pumpausgabevorrichtung 100 ein passives Be-/Entlüften des
Behälters 10.
Da das Be-/Entlüftungmodul 82 flüssigkeitsundurchlässig ist,
können
durch dieses zudem keine Flüssigkeiten
in die Umgebung entweichen.
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Die oben beschriebene Pumpausgabevorrichtung 100 kann
verschiedenen Modifikationen unterzogen werden, ohne dass der Rahmen
der Ansprüche
verlassen wird. Wie in 4 gezeigt
wird, enthält
beispielsweise eine zweite alternative Ausführung der manuell betätigten Pumpausgabevorrichtung 200 ein
Gehäuse 220,
das mit einem Behälter 210 dicht
verbunden ist, und eine flexible Pumpe 30, die im Gehäuse 220 montiert
ist. In dieser Ausführung
ist die Ausgabepumpe 30 aus 1 durch die
flexible Pumpe 230 ersetzt. Die flexible Pumpe 230 besitzt
eine elastische Struktur 232, der es dem Trigger 252 ermöglicht,
die flexible Pumpe 230 zusammenzudrücken, wobei diese in ihre ursprüngliche Nicht-Ausgabeposition
zurückkehrt,
wenn der Trigger 252 losgelassen wird. Die elastische Struktur 232 kann
aus einem elastischen thermoplastischen Material wie etwa Polypropylen,
Polyethylen oder dergleichen oder aus einem elastomeren Material
wie etwa einem thermoplastischen Elastomer, aus Gummi oder dergleichen
gegossen sein. Diese Ausführung enthält ebenfalls
einen Auslassdurchgang 240, der einen Düsenabschnitt 248 mit
einer Ausgabeöffnung 249 und
einen Einlassdurchgang 246, der sich in die Innenkammer 212 des
Behälters 210 erstreckt,
enthält.
Der Auslassdurchgang 240 und der Einlassdurchgang 246 sind
beide mit der flexiblen Pumpe 230 in Fluidverbindung. Vorzugsweise
ist der Trigger 252 am Gehäuse 220 angelenkt
und ebenfalls mit der flexiblen Pumpe 230 verbunden. Eine
genauere Beschreibung der Merkmale und Komponenten einer solchen
flexiblen Pumpe 230 lässt
sich beispielsweise in dem am 19. April 1994 an Robert J. Peterson
erteilten US-Patent
Nr. 5.303.867 finden, das somit durch Verweis hier aufgenommen wird.
Ein Be-/Entlüftungsmodul 282,
das eine gasdurchlässige/flüssigkeitsundurchlässige Membran 284 enthält, ist
oberhalb der Be-/Entlüftungsöffnung 270 an
einer alternativen Position im Gehäuse 220 angeordnet.
Die Be-/Entlüftungsöffnung 270 verläuft durch
das Gehäuse 220,
wodurch ein Austausch zwischen der Innenkammer 212 und
der Umgebung ermöglicht
wird. Somit ermöglicht
das Be-/Entlüftungsmodul 282, dass
aus der Umgebung Luft in die Innenkammer 212 des Behälters 210 eindringt,
während
Gasen in der Innenkammer 210 ebenfalls ermöglicht wird,
zu entweichen und in die Umgebung zu strömen, wobei der Behälter 210 passiv
entlüftet
wird.