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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine verbesserte Mikropumpe zur Vernebelung von Fluiden,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und wie zum Beispiel aus FR-A-2 366 068 bekannt.
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Eine Mikropumpe dieser Art ist geeignet,
auf einem Verschluss für
Glas- oder Kunststoffflaschen montiert zu werden, die dazu bestimmt
sind, Parfüme oder
andere Substanzen zu enthalten, welche entsprechend ihrer spezifischen
Verwendung eine Vernebelung erfordern.
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Allgemein enthält dieser Typ von Mikropumpe
einen Pumpenkörper
und einen Satz aus einem hohlen Schaft und einem Kolben, so dass
diese zusammen mit dem Körper
eine „Dosierkammer"
bilden; die Austrittsleitung für
die Flüssigkeit
enthält
den länglichen
Hohlraum des hohlen Schaftes, eine sogenannte „Kompressions-Vorkammer",
erhalten in einem Abgabedrücker,
und wenigstens einen Durchlass von dieser „Kompressions-Vorkammer" zu
einer „Wirbelkammer"
eines Vernebelungselementes, versehen mit einer entsprechenden Öffnung.
Der Satz aus Schaft und Kolben ist beweglich im Inneren des Körpers dank
der Gegenwirkung zwischen dem Abgabedrücker und einer Schneckenfeder,
die in der „Dosierkammer"
gegen das vordere Ende des Schaftes drückt. Der Schaft und der Kolben
des Satzes sind wiederum gegenseitig zueinander beweglich, um eine
oder mehrere durchgehende, in dem Schaft erhaltene Bohrungen freizulegen,
und zwar in dem Moment, in dem der Abgabedrücker gedrückt wird, um es der zu vernebelnden
Flüssigkeit
zu erlauben, aus der „Dosierkammer"
in die Austrittsleitung für
die Flüssigkeit
zu strömen.
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Bei einem System dieses Typs ist
der Druck im Inneren der „Dosierkammer",
der notwendig ist, um eine korrekte Vernebelung zu erhalten, durch
ein Ventil gewährleistet,
welches als „Mindestdruck"-Ventil
bezeichnet werden könnte,
erhalten mit dem vorgenannten Kolben und einer „Vorspann"-Feder, die zwischen
dem Kolben und einem Flansch wirkt, der an dem Schaft im Inneren
des Pumpenkörpers
vorgesehen ist. Solch ein „Mindestdruck"-Ventil bestimmt den
Schwellendruck, der in der „Dosierkammer"
vorhanden sein muss, um die durchgehenden Bohrungen des Schaftes
freizulegen und damit die unter Druck stehende Flüssigkeit
durch den länglichen
Hohlraum des Schaftes strömen,
die „Kompressions-Vorkammer"
erreichen, beschleunigt werden und aus der Öffnung des Vernebelungselementes
austreten kann, wobei der Vernebelungskegel erzeugt wird. Bei dem
System nach der bekannten Technik erfordert die korrekte Vernebelung,
dass die Flüssigkeit
die „Kompressions- Vorkammer" mit einem
ausreichenden Druck erreicht, um entsprechend beschleunigt zu werden.
Dies ist abhängig
vorwiegend: 1) von der Vorspannung, die durch die „Vorspann"-Feder,
die im Verhältnis
zu dem Oberflächenbereich
des inneren geraden Abschnitts des Pumpenkörpers ausgeübt wird; von den Ladeverlusten, welchen
die Flüssigkeit
in ihrer Austrittsleitung unterliegt; und 3) von der „Empfindlichkeit"
des „Mindestdruck"-Ventils. Aufgrund
des ersten erwähnten
Faktors wird es deutlich, dass, bei gleichem Wert der Vorspannung
der Feder, je kleiner der Innendurchmesser des Pumpenkörpers ist,
desto grösser
ist der Wert des Schwellendruckes und um so besser ist die Vernebelung.
Andererseits ist es nicht vorteilhaft, die Vorspannung der Feder übermässig zu
erhöhen,
da bei dem gleichen Innendurchmesser des Körpers die Kraft, die der Benutzer
auf den Abgabedrücker
ausüben
muss, übermässig stark
sein müsste
und die Verwendung der Vorrichtung somit nicht unbedingt bequem
wäre.
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Was den zweiten Faktor betrifft,
je kleiner die Ladeverluste bei gleichem Schwellendruck sind, desto
mehr Druck hält
die Flüssigkeit
in der „Kompressions-Vorkammer".
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Schliesslich bedeutet die „Empfindlichkeit" des „Mindestdruck"-Ventils
dessen Fähigkeit,
den Durchlass abzusperren, wenn der Druck in der „Dosierkammer"
unter den Schwellenwert abfällt.
Dies geschieht allgemein, wenn die Geschwindigkeit, mit welcher
der Abgabedrücker
und somit der Satz aus Schaft und Kolben heruntergedrückt wird,
langsam ist. Wenn das „Mindestdruck"-Ventil
nicht sehr empfindlich ist, erreicht die Flüssigkeit das Vernebelungselement
mit einem für
eine geeignete Vernebelung nicht ausreichenden Druck.
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Aufgrund des ersten, oben erwähnten Faktors
weist die Pumpe nach der bekannten Technik, zurückzuführen auf die getrennte Konstruktion
von Schaft und Kolben, den Nachteil auf, dass man einen Pumpenkörper von
einem übermässig grossen
Querschnitt hat, weshalb unzureichende Werte des Schwellendruckes
festgelegt werden, und zwar mit der Notwendigkeit, die Vorspannung
der Feder zu erhöhen.
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Was den zweiten Faktor im Verhältnis zu
der Pumpe nach der bekannten Technik betrifft, da das „Mindestdruck"-Ventil, gebildet
durch den Kolben, welcher die Bohrungen mit Hilfe der „Vorspann"-Feder
abdeckt oder umgekehrt freilegt, entfernt von der „Kompressions-Vorkammer"
angeordnet ist, sind die Ladeverluste erheblich, das heisst jene
entlang dem hohlen Schaft, und folglich kann der Druck in der „Kompressions-Vorkammer"
unzureichend sein.
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Bezugnehmend auf die Empfindlichkeit
der Pumpe nach der bekannten Technik, neigen die Reibkräfte, die
zwischen der äusseren
Lippe des Kolbens und der inneren Oberfläche des Pumpenkörpers erzeugt
werden, dazu, das korrekte Schliessen des durch die Vorspann-Feder
geschobenen Kolbens zu behindern, auch wenn der Druck in der Leitung
im Augenblick geringer sein würde
als der Schwellenwert. Es bestehen bereits Pumpensysteme, welche
Mikrofedern verwenden, die Mikroverschlüssen zugeordnet sind, positioniert
im Inneren der zylindrischen Leitung des Schaftes und in der Nähe des Vernebelungselementes,
welche, indem sie auf kleine Abschnitte wirken, wobei die anderen Bedingungen
die gleichen sind, den Wert des Abgabedruckes maximieren.
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Diese Systeme weisen auch, da sie
von dem Reibwiderstand unabhängig
sind, eine hohe „Empfindlichkeit"
auf.
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Obwohl sie in der Lage sind, alle
Nachteile zu vermeiden, sind die vorgenannten Systeme besonders
kompliziert, und aufgrund ihrer kleinen Abmessungen ist die Produktion
ihrer Komponenten und deren Zusammenbau, insbesondere betreffend die
Abmessungsgenauigkeit und die Wiederholbarkeit, sehr teuer, was
zu einer Erhöhung
der Endkosten der Pumpen und der Behälter, an welchen sie angebracht
werden sollen, führt.
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Zweck der vorliegenden Erfindung
ist daher, die oben erwähnten
Nachteile zu vermeiden.
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Die Erfindung, wie sie in den nachstehenden Ansprüchen gekennzeichnet
ist, löst
das Problem, indem sie eine verbesserte Mikropumpe zur Vernebelung
von Fluiden vorsieht, und zwar von einem Typ, wie er an einer Flasche
angebracht wird, enthaltend einen Hohlkörper mit einer unteren Öffnung,
welche von unten her ein Saugrohr aufnimmt und mit einem Rückschlag-Kugelventil
versehen ist, und eine obere, durch eine Kappe verschlossene Öffnung;
einen solchen Satz aus Schaft und Kolben, dass in dem das Kugelventil
enthaltenden Teil des genannten Körpers eine „Dosierkammer" gebildet wird,
wobei der Satz aus Schaft und Kolben durch die genannte Kappe nach
ausserhalb des genannten Körpers
herausragt und oben mit einem Abgabedrücker verbunden ist, der von
Hand betätigt
wird, versehen mit einer „Kompressions-Vorkammer"
und mit einem Vernebelungselement, das eine entsprechende Öffnung aufweist; wobei
der genannte Satz aus Schaft und Kolben im Inneren des genannten
Körpers
beweglich ist, und zwar dank der Gegenwirkung zwischen dem genannten
Abgabedrücker
und einer Schneckenfeder, die in der genannten „Dosierkammer" gegen den genannten
Schaft drückt;
eine Mikropumpe, die vom allgemeinen Gesichtspunkt her dadurch gekennzeichnet ist,
dass der genannte Hohlkörper
einen unteren Teil aufweist, der einen internen mittleren, in der
genannten unteren Öffnung
mündenden
Abschnitt enthält, ausgebildet
als ein Rohr, das sich nach oben in Richtung der genannten Öffnung am
oberen Ende erstreckt und koaxial zu dieser ausgerichtet ist; wobei der
genannte Satz aus Schaft und Kolben aus einem einzigen Stück erhalten
ist, und zwar mit einem ersten, nach oben ge-henden Abschnitt, einem
sich nach innen erstreckenden Stufenvorsprung, einem zweiten nach
oben gehenden Abschnitt und einem rohrförmigen Element, das an dem
oberen Ende in einem koaxialen zylindrischen Abschnitt mündet, wobei
es oben gegen den genannten Abgabedrücker anschlägt; der genannte Satz aus Schaft
und Kolben, montiert an dem genannten unteren Teil des genannten
Hohlkörpers,
unter Zwischensetzen einer gegenwirkenden Feder, bildet ein Dosierventil
mit Hilfe eines Verschlusses, der in dem genannten zylindrischen
Abschnitt angeordnet und in einem bestimmten Masse elastisch verformbar
ist, und zwar infolge einer Erhöhung
des Flüssigkeitsdruckes
in dem durch den genannten Satz aus Schaft und Kolben und dem genannten
Hohlkörper
begrenzten Raum, um den dosierten Strom der Flüssigkeit durch die genannte Öffnung des
Vernebelungselementes zu erlauben.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist
die vorgenannte gegenwirkende Funktion, ausgeführt durch die Feder in der
herkömmlichen „Mindestdruck"-Pumpe,
von dem elastisch verformbaren und in der Leitung für den Durchlauf
der Flüssigkeit
angeordneten Verschluss übernommen.
Der Gegendruck, welcher in der Leitung aufgrund des Vorhandenseins des
Verschlusses erzeugt wird, erhöht
sich, bis er gleich mit einem Mindest- oder Schwellendruck ist, der
für die
Dosierkammer eingestellt ist und ausreicht, eine geeignete Vernebelung
zu bewirken. Solch ein Druck ist auch ausreichend, den Verschluss
elastisch zu verformen, wobei er es der unter Druck stehenden Flüssigkeit
erlaubt, über
den gleichzeitig verformten Verschluss hinaus zu strömen bis zum
Erreichen der Öffnung
des Vernebelungselementes.
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Der dabei erhaltene Vorteil ist der,
dass das Vorhandensein der „Vorspann"-Feder
nicht länger notwendig
ist und die Feder somit durch eine Komponente ersetzt wird, wie
ein elastischer Stopfen, der weniger teuer, leichter zu entsorgen
und zu recyceln ist.
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Ein zusätzlicher, nicht sekundärer, aber
funktioneller Vorteil ist, dass mit dem Verschluss nach der vorliegenden
Erfindung die Verbindung zwischen dem Inneren der Flasche oder eines
anderen Behälters
mit der Aussenluft unterbrochen ist. Dies kann eine gewisse Wichtigkeit
beim Verhindern der Verflüchtigung
von Parftimen oder ähnlichem
haben, doch insebesondere des Zerfallens von anderen Substanzen,
die in der Luft verderblich sind, und welche mit Hilfe dieses Typs
der betreffenden Mikropumpe abgegeben werden.
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Ausserdem erlaubt die Ausbildung
des Pumpenkörpers
und die des Satzes aus Schaft und Kolben eine Anzahl von zusätzlichen
Vorteilen, die nachstehend aufgeführt werden. Die gesamte Anzahl
der die Mikropumpe bildenden Teile ist reduziert gegenüber den
Systemen der bekannten Technik. Die internen Querschnitte zum Durchlass
der unter Druck stehenden Flüssigkeit
sind ausserdem im Verhältnis
zu denen der bekannten Technik, und somit die Ladeverluste geringer.
Ausserdem werden Dichtungen vermieden.
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Allgemein ist die Mikropumpe nach
der Erfindung kompakter und von kleinerer Abmessung, mit den daraus
sich ergebenden Vorteilen des Aussehens. Ihr Zusammenbau ist viel
leichter und schneller und insgesamt sind die Herstellungskosten
niedriger.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung einer vorgezogenen Ausführung hervor,
die rein durch ein nicht begrenzendes Beispiel in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellt ist, von denen
- – 1 einen Längsschnitt
von einer ersten Ausführung
einer Mikropumpe nach der vorliegenden Erfindung in einem Ruhezustand
zeigt;
- – 2 zeigt vergrössertes
Detail, das in 1 mit einem
Kreis umgeben ist.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist in 1 mit
1 ein hohler Pumpenkörper bezeichnet,
mit 2 ein Satz aus Schaft und Kolben, mit 3 ein Abgabedrücker, mit
4 ein Vernebelungselement und mit 5 ein Saugrohr.
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Die Mikropumpe zur Vernebelung von
Fluiden nach der Erfindung ist, wie gezeigt, an einer geflanschten
Kappe 42 montiert, dazu bestimmt, mit Hilfe einer klammerartig
geformten Scheibe (Bodenscheibe) an dem Hals einer hier nicht gezeigten
Flasche angebracht zu werden.
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Der Hohlkörper 1 weist einen
unteren Teil 10 auf, enthaltend einen mittleren Abschnitt 12,
der rohrförmig
ausgebildet und koaxial in Richtung zu der oberen Öffnung 14 des
Körpers 1 ausgerichtet
ist und mit einer unteren Öffnung 13 endet.
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In den mittleren Abschnitt 12 ist
das Saugrohr 5 eingesetzt, dazu bestimmt, in die zu vernebelnde
Flüssigkeit
eingetaucht zu werden. Der Hohlkörper 1 ist
unten mit einem Kugelventil 11 versehen und ist oben verschlossen,
zum Beispiel wie oben erwähnt
durch die geflanschte Kappe 42.
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Der Satz aus Schaft und Kolben 2 im
Inneren des Hohlkörpers
enthält
eine „Dosierkammer" 21 im unteren
Teil des Hohlkörpers 1,
das heisst wo sich das Kugelventil 11 befindet. Nach der
vorliegenden Erfindung ist der Satz aus Schaft und Kolben 2 in
einem einzigen Stück
hergestellt; und zwar mit einem ersten, glockenförmigen Abschnitt 20,
der nach oben hin konvergiert, einem nach innen ragenden Stufenvorsprung 22,
einem zweiten, nach oben konvergierenden Abschnitt 23,
einem rohrförmigen
Element 24, das in dem oberen Ende in einem koaxialen zylindrischen
Sitz 25 endet, der oben durch den Abgabedrücker 3 begrenzt
ist.
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Der Satz aus Schaft und Kolben 2 ist
an dem unteren Teil 10 des Hohlkörpers montiert, und zwar unter
Zwischensetzen einer gegenwirkenden Feder 15, die oben
an den Stufenvorsprung 22 des Satzes 2 anschlägt. Der
Satz aus Schaft und Kolben 2 bildet zusammen mit dem Hohlkörper 1 ein
Dosierventil mit Hilfe eines Verschlusses 8, der in einem
bestimmten Masse elastisch verformbar und in dem zylindrischen Sitz 25 des
Satzes 2 positioniert ist. Der Stopfen 8, welcher
jede andere geeignete Form haben kann, ist somit in die Austrittsleitung
für die
zu vernebelnden Flüssigkeiten,
die von dem Saugrohr 5 kommen, eingesetzt, auch in einer
anderen Position als in der oben vorgesehenen. Von der „Dosierkammer" 21 aus entwickelt
sich die Austrittsleitung in dem rohrförmigen Element 24 in
dem Sitz 25 für
den Verschluss zu einer sogenannten „Kompressions-Vorkammer" 6 und
zu Durchlässen 7 des
Abgabedrückers 3 bis
zu der Austrittsöffnung 41 des
Vernebelungselementes 4. Der Betrieb der Mikropumpe nach
der Erfindung wird hier nachstehend beschrieben.
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Wenn der Benutzer den Abgabedrücker betätigt und
von der in 1 gezeigten
Ruhestellung in die in 2 gezeigte
Betriebsstellung übergeht, bewegt
sich der Satz aus Schaft und Kolben 2 durch die manuelle
Betätigung
nach unten. Die unter Druck stehende Flüssigkeit erreicht von der „Dosierkammer" 21 her
den Sitz 25 des Stopfens 8. Der Stopfen 8 wird
aus seinem nicht verformten Zustand wie in 1, wenn der Druck im Inneren der „Dosierkammer" 21 niedriger
ist als der Mindest- oder Schwellendruck zur Vernebelung, in den
elastisch verformten Zustand wie in 2 gebracht.
In diesem zweiten Zustand überwindet
die Flüssigkeit
den Sitz 25 des Stopfens 8, bestreicht diesen
(wie schematisch durch die Fliesslinien in 2 gezeigt ist), gelangt in die „Kompressions-Vorkammer" 6 und
folglich in die Durchlässe 7 bis
zu der Austrittsöffnung 41.
Nach dem Austritt der Flüssigkeiten
fällt der
Druck in der „Dosierkammer" 21 bis
unter den Mindest- oder Schwellenwert ab, geregelt durch die Steifheit
des Stopfens 8, welcher die Austrittsleitung der Flüssigkeit
verschliesst. Der Benutzer lässt
dann den Abgabedrücker 3 los,
welcher, indem er sich wieder zurück nach oben bewegt, das Vakuum
in der „Dosierkammer" 21 erhöht. Das
Kugelventil 11 öffnet
den Durchlass von dem Saugrohr 5 und eine neue Flüssigkeit tritt
von der Flasche her in die „Dosierkammer" 21 der Mikropumpe
ein, zwecks anschliessender Vernebelung nach wiederholtem Betätigen des
Abgabedrücker 3.
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Die so ausgelegte Erfindung kann
zahlreichen Änderungen
und Varianten unterliegen, ohne dabei aus dem Zweckbereich des erfinderischen Konzeptes
herauszugehen. Ausserdem können
alle Komponenten gegen technisch gleichwertige Elemente ausgetauscht
werden.
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Praktisch sind natürlich Änderungen und/oder
Verbesserungen möglich,
ohne dabei von dem Zweck der nachstehenden Ansprüche abzuweichen.