EP1786570A1 - Dosiervorrichtung mit kapillarer luftzuführung - Google Patents

Dosiervorrichtung mit kapillarer luftzuführung

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Publication number
EP1786570A1
EP1786570A1 EP05776351A EP05776351A EP1786570A1 EP 1786570 A1 EP1786570 A1 EP 1786570A1 EP 05776351 A EP05776351 A EP 05776351A EP 05776351 A EP05776351 A EP 05776351A EP 1786570 A1 EP1786570 A1 EP 1786570A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capillary channel
medium
section
metering device
capillary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05776351A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Ritsche
Ralf Fichtner
Günter NADLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aptar Radolfzell GmbH
Original Assignee
Erich Pfeiffer GmbH
Ing Erich Pfeiffer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erich Pfeiffer GmbH, Ing Erich Pfeiffer GmbH filed Critical Erich Pfeiffer GmbH
Publication of EP1786570A1 publication Critical patent/EP1786570A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/0005—Components or details
    • B05B11/0037—Containers
    • B05B11/0039—Containers associated with means for compensating the pressure difference between the ambient pressure and the pressure inside the container, e.g. pressure relief means
    • B05B11/0044—Containers associated with means for compensating the pressure difference between the ambient pressure and the pressure inside the container, e.g. pressure relief means compensating underpressure by ingress of atmospheric air into the container, i.e. with venting means
    • B05B11/00444—Containers associated with means for compensating the pressure difference between the ambient pressure and the pressure inside the container, e.g. pressure relief means compensating underpressure by ingress of atmospheric air into the container, i.e. with venting means with provision for filtering or cleaning the air flow drawn into the container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/0005—Components or details
    • B05B11/0037—Containers
    • B05B11/0039—Containers associated with means for compensating the pressure difference between the ambient pressure and the pressure inside the container, e.g. pressure relief means
    • B05B11/0044—Containers associated with means for compensating the pressure difference between the ambient pressure and the pressure inside the container, e.g. pressure relief means compensating underpressure by ingress of atmospheric air into the container, i.e. with venting means

Definitions

  • the invention relates to a metering device for at least one medium with a pumping device, which is in operative connection for a medium discharge with a medium storage, as well as with a medium storage device associated with the ventilation device.
  • a metering device with a ventilation device serves for discharging a medium from a medium reservoir by means of a pumping device in a plurality of discharge strokes which are separated in time or directly successive.
  • the pump device is connected to the medium storage device in a communicating operative connection, which allows medium to be discharged from the medium reservoir and discharged into an environment of the metering device.
  • Suitable medium are liquid and solid substances and mixtures thereof, which can be administered in particular as medicaments.
  • low to high demands are placed on the dosage of the amount of medium to be discharged by the pump device and the concentration of optionally medically active ingredients contained therein.
  • the pumping device can be designed, for example, for a nebulised medium discharge or for individual jets of the medium.
  • the ventilation device provided on the metering device serves to equalize the pressure between an internal pressure of a volume enclosed in the medium reservoir and an external pressure which prevails in the surroundings of the medium reservoir.
  • a pressure difference can result from the discharge of medium from the medium reservoir or else from thermally induced expansion or shrinkage processes of the medium (s) enclosed in the medium reservoir.
  • pressure differences are usually undesirable in such dosing devices, since they have a can have a negative influence on the dosing accuracy of the medi ⁇ ums to be discharged.
  • a ventilation device in which a nozzle-like tapered pressure equalization opening is provided for a pressure equalization between the medium reservoir and the environment. Due to the extremely small opening diameter of the pressure equalization opening of the aeration device, undesired evaporation of medium from the medium reservoir should be avoided.
  • the metering device according to EP 1 295 644 A1 can be provided with a filter device which is provided as a barrier for contaminating components of the outside air with respect to the medium enclosed in the medium reservoir. Such a filter device should be able to dispense with preserving the medium, since the air entering the medium reservoir when the pressure is equalized between the environment and the medium reservoir should be free of contaminating constituents. This is of particular importance in medical substances.
  • the object underlying the invention is to provide a metering device which has a reduced evaporation rate compared to known metering devices.
  • a metering device of the type mentioned initially in which the ventilation device has a capillary channel which forms a ventilation path between the medium reservoir and the environment and whose channel length is many times greater as its effective channel diameter.
  • the effective capillary channel diameter is that diameter of a circular cross-section whose surface is identical to the area of the cross-section of the capillary channel which, if in doubt, is arbitrarily shaped.
  • the capillary channel may, in particular, have a round, rectangular, polygonal, circular segment-shaped, circular-annular cross-section or combinations thereof.
  • the length of the channel refers to its extended length from a front end facing the medium reservoir to a front end of the channel facing the surrounding space.
  • an undesired outflow of evaporated medium constituents can advantageously be reduced or prevented.
  • An evaporation of medium constituents occurs in particular when heat is applied to the metering device. Due to the evaporation, as a function of the vapor pressure of the medium enclosed in the medium reservoir, an overpressure in the medium reservoir is formed, which can lead to an outflow of the evaporated medium constituents from the medium reservoir via the aeration device into the environment. Due to the narrow cross-section of the capillary channel, there is a high flow resistance for the ventilation device, which prevents rapid escape of evaporated medium components.
  • the capillary channel it is achieved by the capillary channel that the evaporated medium constituents, which escape from the medium reservoir due to the vapor pressure, are at least largely retained in the ventilation path and mix only slightly with the ambient air.
  • the evaporated medium constituents which escape from the medium reservoir due to the vapor pressure, are at least largely retained in the ventilation path and mix only slightly with the ambient air.
  • formed in the capillary channel due to the narrow cross-section and the contrast large length of the capillary channel advantageously a microclimate, which has a higher concentration of evaporated medium components compared to the environment.
  • the narrow cross-section in conjunction with the large length of the capillary channel, substantially prevents volatilization of the evaporated medium constituents.
  • the vaporized medium components are available again for a suction process into the medium reservoir, as can occur during cooling of the medium reservoir or after a discharge stroke of the metering device.
  • condensation of these medium constituents may take place.
  • a lower evaporation of the medium enclosed in the medium reservoir is ensured on the whole, so that the metering device according to the invention has a lower diffusion rate compared to known metering devices.
  • the solution according to the invention is particularly suitable for the dosing of pharmaceutical, but also of cosmetic media.
  • the capillary channel at least in sections, has a ratio between an effective capillary channel diameter and a capillary channel length which is less than 1/4.
  • the capillary channel has a cross section with a ratio of effective capillary channel diameter and capillary channel length smaller than 1/4, at least in the region of an end remote from the ventilation opening of the medium reservoir.
  • the capillary channel length is the length on which the capillary channel has a substantially constant effective channel cross-section.
  • the capillary channel it is also conceivable for the capillary channel to have a constant cross section over its length or to have a plurality of sections with different cross sections, which are optionally delimited from one another by aperture-like cross-sectional constrictions.
  • the ratio of effective Kapillarka ⁇ nal to micr and Kapillarkanalin less than 1/4 a Strömungs ⁇ resistance for particular gaseous medium components is generated, which leads to a reduced gas exchange with the environment, even if a high concentration difference between the contained in the capillary channel, evaporated medium components and the Environment vor ⁇ lies. While in known aeration devices, the evaporated medium constituents mix with the environment, this mixing only takes place to a much lesser extent in the case of a metering device with capillary channel because of the increased flow resistance and the small interaction cross section. In a preferred embodiment of the invention, the ratio of effective capillary channel diameter and capillary channel length less than 1/10.
  • the ratio of effective capillary channel diameter and capillary channel length is less than 1/15.
  • Such capillary channel sections can in particular be produced by material-removing methods, such as laser drilling. It is thus possible in a simple manner to introduce corresponding capillary channel sections, in particular in thin layers which are provided, for example, in the plastic injection molding method for limiting the capillary channel.
  • Such an effective capillary channel diameter and a corresponding capillary channel length can be produced in a simple manner by means of the plastic injection molding method, without subsequent processing of the manufactured components being necessary.
  • a particularly kos ⁇ ten redesigne ventilation device can be provided.
  • a dimensioning of the capillary channel is preferably realized by material-removing methods, such as laser boring. Although this requires a subsequent processing of the component or the components of the medium reservoir and / or the pumping device usually produced in the plastic injection molding process, the accuracy of the cross section of the capillary channel can be ensured particularly advantageously here. In addition, only a very slight mixing of the evaporated medium components with the environment occurs due to the particularly small interaction cross-section.
  • a filter arrangement is integrated into the ventilation path.
  • the filter arrangement can be provided at any position in the ventilation device.
  • the filter arrangement is attached adjacent to the ventilation opening of the medium storage or even closes it, or the filter arrangement is provided at an end of the ventilation device facing away from the medium storage and thus forms a contamination barrier the entire capillary channel.
  • the capillary channel is aligned coaxially or axially parallel to a filter passage axis.
  • the capillary channel is formed integrally on the medium reservoir and / or on the pumping device.
  • This allows a particularly advantageous production of the capillary channel, for example in plastic injection molding or by material-removing process.
  • this allows a particularly narrow dimensional and / or shape tolerance for the capillary channel to be maintained, so that a flow behavior of the evaporated medium constituents and of the gas possibly aspirated from the surroundings can also be predetermined with a narrow tolerance.
  • the capillary channel is designed as a passage with a closed hollow cross-section.
  • the capillary channel has an integrated in the component, open to an adjacent component, the first hollow cross-section.
  • the capillary channel is accordingly formed by the interaction of the adjacent components, wherein the hollow cross section can be introduced in particular as a groove with or without undercuts into the component.
  • Flat surface contact or a small spacing between the component provided with the open hollow cross section and the component arranged opposite create the capillary channel during assembly of the two components.
  • the adjacent component has a corresponding, second open hollow cross section, which forms a capillary channel together with the first hollow cross section.
  • the capillary channel is at least partially annular and extends coaxially to a longitudinal axis of the pumping device.
  • annular design it is possible in a simple manner to produce a capillary channel, to which high demands with regard to dimensional accuracy and tolerance can be made. This is possible, in particular, by means of a thin-walled, sectionally conically or cylindrically shaped attachment which is attached to the medium reservoir or to the pumping device and interacts with a corresponding section of the medium reservoir or the pumping device.
  • a course of the annular capillary channel coaxial to a longitudinal axis of the pumping device allows a particularly advantageous construction of the metering device, since in particular a substantially rotationally symmetrical design of the components can be selected.
  • the capillary channel in particular at an interface between the medium reservoir and the pumping device, has at least one annular channel that circulates at least in sections.
  • annular channel is provided at an interface between the medium reservoir and the pumping device, a particularly simple mounting of the pumping device on the medium reservoir is ensured, since the annular channel communicates between the capillary channel section on the medium reservoir and the capillary channel section on the pumping device, independently of the communicating connection their Aus ⁇ direction ensures about the longitudinal axis of the pumping device.
  • the annular channel can be provided in a component assigned to the pumping device or the medium reservoir, which likewise enables a simple, non-directional mounting of this component.
  • the capillary channel is designed as a labyrinth system with at least two interconnected ventilation channel sections extending in different directions.
  • a particularly compact design of the capillary channel is made possible by a labyrinth system, on the other hand an increase in the flow resistance can be achieved in a simple manner by the deflection of the medium components or gases flowing in the capillary channel. This further impedes uncontrolled outflow of the evaporated medium components from the capillary channel.
  • the volume of the ventilation device corresponds at least substantially to the volume of the medium discharged with a discharge stroke. It can thus be ensured that the gas volume sucked in to the pressure compensation in the medium reservoir comes completely from the capillary channel, so that gas is sucked from the environment into the capillary channel, but this gas does not penetrate into the medium reservoir. So that can a particularly low diffusion rate can be ensured for the metering device.
  • FIG. 2 is a planar longitudinal section of a detail enlargement of a metering device with a filter device and a capillary channel formed between two components
  • FIG. 3 in a planar longitudinal section illustration a detail enlargement of a metering device according to FIG. 2 with a filter device, a capillary channel formed between two components and an annular channel, FIG.
  • FIG. 3a shows a cross section through the metering device according to Fig. 3 in the region of the section line B-B of Fig. 3, and
  • FIG. 4 shows in a planar sectional view a detail enlargement of a filter device for a metering device with a downstream capillary channel.
  • the metering device 1 essentially shows a pumping device 2, which is suitable for mounting on a non-illustrated Media storage is provided.
  • the pump device 2 has a schematically illustrated piston arrangement 3, which is accommodated in a likewise schematically illustrated cylinder arrangement 4 and is provided for conveying the medium stored in the medium reservoir into an environment of the metering device 1.
  • the cylinder arrangement 4 is accommodated in a substantially conically shaped applicator 5, at the tapered end of which a discharge opening 6 is provided, through which the medium pressurized by the pumping device 2 can be discharged into the environment in finely atomized form.
  • a handle 7 is provided which is provided with finger supports 8.
  • a user can actuate the dosing device 1 by pressing together between the thumb and the index or middle finger, wherein the thumb is placed on a bottom of the medial memory (not shown).
  • a return spring 9 is provided which applies a remind ⁇ adjusting force upon actuation of the metering device 1.
  • the applicator 5 is provided with a protective cover 10, which is removed for the discharge process.
  • an interface 11 is provided for the attachment of the medium storage.
  • the interface 11 has a substantially cylindrically shaped outer shell 12, which accommodates the piston assembly 3 and is in a relatively movable, positive-locking operative connection with the Applika ⁇ gate 5.
  • the outer shell 12 is provided with an internal thread 13 which is provided for the positive reception of a vorgese ⁇ on the medium reservoir henen external thread.
  • the Flat gasket 15 has a vent opening 16, which is provided for a communicating connection of the volume enclosed by the medium storage volume with the environment.
  • the flat seal 15 is substantially flat on an end face 17 of the piston assembly 3.
  • circumferential ventilation groove 18 is provided with a rectangular cross-section.
  • the circulating ventilation groove 18 is in turn in communication with a capillary bore 20, which is designed as a capillary channel and is aligned axially parallel to a longitudinal axis 19 of the pumping device 2.
  • the capillary bore 20 opens into a cavity 21 delimited by the piston device 3, the outer sleeve 12 and the applicator 5, which in turn communicates with the environment in a communicating connection via gaps which are not illustrated, and thus an exchange of gases , in particular ambient air.
  • the ventilation groove 18 and the Kapil ⁇ larbohrung 20 are shown in FIG. 1 for clarity not to scale true scale, but slightly enlarged, but it is evident that the length I of the capillary is many times greater than the diameter d of capillary bore.
  • the ventilation opening 16, the ventilation groove 18, the capillary bore 20 and the cavity 21 form the ventilation device of the metering device 1.
  • Da ⁇ at the ventilation device as a capillary 20longed ⁇ led venting path is provided, ie a leaking from the media storage gas stream, For example, from evaporated medium constituents, must inevitably flow through the ventilation device to leak into the environment. The same applies to the reverse case, that gas from the environment is sucked into the medium reservoir. Again, the ventilation device is to flow completely.
  • FIGS. 2 to 4 the same reference numerals as in FIG. 1 are used for identical or functionally identical components.
  • the metering device 101 shown in FIG. 2 which is shown only as a detail enlargement, substantially the same structure as in the case of the metering device 1 shown in FIG. 1 is present with regard to the regions which are not illustrated.
  • a filter arrangement 22 is additionally provided in the ventilation device, which is connected to a capillary channel guided as a hollow cross section 23.
  • the filter arrangement 22 has a filter cartridge 24 and a filter membrane 25 which is designed as a germ barrier and which is accommodated in a passage bore 26 of the filter cartridge 24.
  • the filter membrane according to an embodiment not shown may be laminated to the filter cartridge.
  • a longitudinal axis of the passage bore 26 is aligned parallel to the longitudinal axis 19 of the Pumpeinhchtung 102.
  • the filter membrane 25 is intended to prevent the entry of contaminating constituents from the environment into the medium reservoir (not shown).
  • the filter cartridge 24 is attached to the piston assembly 2 and can communicate with the media reservoir via the ventilation opening 16 in the flat gasket 15.
  • the through-bore 26 communicates with a gas reservoir 27, which is formed between the outer sleeve 12, filter cartridge 24 and an insert 28 provided for locking the filter cartridge 24.
  • the hollow cross section 23 is, as shown in more detail in the sectional view AA of Fig. 2a, designed as a flattening of the substantially cylindrically shaped outer side of the piston assembly 3 and therefore forms with the adjacent inner surface of the outer sleeve 12 a circular section-like Kanalquer ⁇ cut.
  • the capillary channel opens into a labyrinth gap 28, which in turn communicates with the cavity 121.
  • the labyrinth gap 28 is to be regarded merely as an additional device to the capillary gap, since it is provided with coarse dimensional tolerances due to the relative mobility between applicator 5 and outer sleeve 12 in order to ensure the movability of the components.
  • the labyrinth gap 28 is also conceivable, the labyrinth gap
  • FIG. 3 The embodiment of the invention shown in FIG. 3 is essentially based on the embodiments of FIGS. 1 and 2.
  • a thin-walled attachment 29 is provided in FIG Pumping device 202 is associated with and has a circumferential annular channel 30 and a in Fig. 3a closer dar- asked hollow cross-section 223.
  • the attachment part 29 is placed on the piston assembly 3 and locked in a form-fitting manner. Alternatively, a frictional attachment of the attachment is possible on the Kolbenan ⁇ order. Due to the annular channel 30, the attachment part
  • the thin-walled attachment part has an aligned parallel to the longitudinal axis, in Fig. 3b in detail groove 31 on an inner side. This groove 31 forms with the cylindrically shaped outer side of the piston assembly 3 the desired capillary gap.
  • a capillary channel arranged directly downstream of the filter cartridge 24 is provided.
  • the capillary channel is provided in a wall section of the piston arrangement 3, in which the filter cartridge 24 is accommodated.
  • the illustrated capillary bore 31 is slightly enlarged for clarity and, in a practical embodiment, has a bore length that is many times greater than the bore diameter.
  • the capillary bore 31 is introduced into the wall section with a material-removing or machining production method, in particular with laser drilling.
  • All illustrated embodiments of the invention is based on essentially the same functionality.
  • the necessary pressure equalization between an internal pressure prevailing in the medium reservoir and an external pressure prevailing in the surroundings of the metering device is ensured via the ventilation device.
  • Pressure differences between internal and external pressure can occur, in particular, as a result of heating or cooling of the metering device, which lead to expansion or reduction of the volume of the medium received in the medium reservoir and of the volume of gas components likewise contained in the medium reservoir.
  • the gas constituents can, in an initial state of the metering device, immediately after being filled with medium consist essentially of ambient air remaining in the medium reservoir or an inert gas actively filled in the medium reservoir. With these gas constituents, the evaporated medium components, which emerge from the medium in an Er ⁇ heating of the metering device.
  • At least one capillary channel is provided in the ventilation path of the ventilation device, which prevents unimpeded leakage of the gas mixture present in the medium reservoir. This is achieved by virtue of the fact that the capillary channel opposes the gas mixture with a high flow resistance and only a small interaction surface with the environment is available, which would permit mixing of the gas leaving the medium reservoir with the ambient air gas.
  • the ventilation device has a volume which is equal to or greater than the volume which is necessary for the pressure equalization, the pressure compensation can be carried out completely by suction of the gas mixture received in the ventilation device. This results in only an insignificant change in the concentration of the medium components present in the medium store in the gas mixture, so that additional evaporation or solution of medium constituents is at least reduced as a result of the possibly high concentration of evaporated medium constituents. As a result, undesirable leakage of slightly volatile medium components can be prevented or reduced over a longer period of time.
  • the ventilation device is designed as an antechamber to the ventilation opening of the medium reservoir and has only one or a few ventilation openings with extremely small cross-sections with respect to the environment.
  • the desired microclimate can be accommodated in a particularly advantageous manner in the vestibule, which can be filled with evaporated constituents. charged air does not escape and can be sucked back into the medium reservoir at the next pressure equalization.
  • a volume of the aeration device from the medium reservoir to the mouth of the capillary channel is dimensioned such that this volume is equal to or greater than the volume discharged by the pumping device with a discharge stroke.

Landscapes

  • Containers And Packaging Bodies Having A Special Means To Remove Contents (AREA)
  • Closures For Containers (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für wenigstens ein Medium mit einer Pumpeinrichtung, die für einen Mediumaustrag mit einem Mediumspeicher in Wirkverbindung steht, sowie mit einer dem Mediumspeicher zugeordneten Belüftungsvorrichtung. Erfindungsgemäß weist die Belüftungseinrichtung einen Kapillarkanal auf, der einen Belüftungsweg zwischen dem Mediumspeicher und der Umgebung bildet und dessen Kanallänge um ein Vielfaches größer ist als sein effektiver Kanaldurchmesser. Einsatz für pharmazeutische oder kosmetische Zwecke.

Description

Beschreibunq Dosiervorrichtunα
Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für wenigstens ein Medium mit einer Pumpeinrichtung, die für einen Mediumaustrag mit einem Me¬ diumspeicher in Wirkverbindung steht, sowie mit einer dem Medium¬ speicher zugeordneten Belüftungseinrichtung.
Aus der EP 1 295 644 A1 ist ein Dosiervorrichtung mit einer Belüftungs¬ vorrichtung bekannt. Die Dosiervorrichtung dient zum Austragen eines Mediums aus einem Mediumspeicher mittels einer Pumpeinrichtung in mehreren, zeitlich voneinander getrennten oder direkt aufeinanderfol¬ genden Austraghüben. Dazu steht die Pumpeinrichtung mit dem Medi- umspeicher in einer kommunizierenden Wirkverbindung, die es erlaubt, Medium aus dem Mediumspeicher auszutragen und in eine Umgebung der Dosiervorrichtung auszutragen. Als Medium kommen flüssige und feste Stoffe sowie Gemische davon in Frage, die insbesondere als Me¬ dikamente verabreicht werden können. In Abhängigkeit von dem auszu- tragenden Medium werden geringe bis hohe Anforderungen an die Do¬ sierung der von der Pumpeinrichtung auszutragenden Mediummenge und der darin enthaltene Konzentration an ggf. medizinisch wirksamen Inhaltsstoffen gestellt. Die Pumpeinrichtung kann beispielsweise für ei¬ nen vernebelten Mediumaustrag oder für einzelne Strahlen des Medi- ums ausgebildet sein. Die an der Dosiervorrichtung vorgesehene Belüf¬ tungsvorrichtung dient zum Druckausgleich zwischen einem Innendruck eines in dem Mediumspeicher eingeschlossenen Volumens und einem Aussendruck, der in der Umgebung des Mediumspeichers herrscht. Eine Druckdifferenz kann sich durch den Austrag von Medium aus dem Me- diumspeicher oder auch durch thermisch bedingte Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungsvorgänge des bzw. der im Mediumspeicher eingeschlos¬ senen Mediums / Medien ergeben. Druckdifferenzen sind jedoch bei derartigen Dosiervorrichtungen in der Regel unerwünscht, da sie einen negativen Einfluss auf die Dosiergenauigkeit des auszutragenden Medi¬ ums haben können. Daher wird mittels der Belüftungsvorrichtung ein Druckausgleich zwischen dem Innendruck und dem Aussendruck er¬ möglicht, wobei Gas aus der Umgebung in den Mediumspeicher ein- strömen kann bzw. gasförmige oder ggf. auch flüssiger oder feststoffar¬ tige Bestandteile des Mediums aus dem Mediumspeicher austreten kann. Dadurch wird der Druckausgleich und somit die gewünschte hohe Dosiergenauigkeit der Dosiervorrichtung gewährleistet.
In der EP 1 295 644 A1 ist eine Belüftungsvorrichtung beschrieben, bei der eine düsenartig verjüngte Druckausgleichsöffnung für einen Druck¬ ausgleich zwischen Mediumspeicher und Umgebung vorgesehen ist. Durch den äußerst geringen Öffnungsdurchmesser der Druckaus¬ gleichsöffnung der Belüftungsvorrichtung soll eine unerwünschte Ver- dunstung von Medium aus dem Mediumspeicher vermieden werden. Zusätzlich kann die Dosiervorrichtung gemäß der EP 1 295 644 A1 mit einer Filtereinrichtung versehen werden, die als Sperre für kontaminie¬ rende Bestandteile der Außenluft gegenüber dem im Mediumspeicher eingeschlossenen Medium vorgesehen ist. Durch eine derartige Filter- einrichtung soll auf eine Konservierung des Mediums verzichtet werden können, da die bei einem Druckausgleich zwischen Umgebung und Me¬ diumspeicher in den Mediumspeicher eintretende Luft frei von kontami¬ nierenden Bestandteilen sein soll. Dies ist insbesondere bei medizini¬ schen Substanzen von besonderer Bedeutung.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Dosier¬ vorrichtung zu schaffen, die gegenüber bekannten Dosiervorrichtungen eine reduzierte Verdunstungsrate aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung der eingangs genann¬ ten Art gelöst, bei der die Belüftungseinrichtung einen Kapillarkanal auf¬ weist, der einen Belüftungsweg zwischen dem Mediumspeicher und der Umgebung bildet und dessen Kanallänge um ein Vielfaches größer ist als sein effektiver Kanaldurchmesser. Der effektive Kapillarkanaldurch¬ messer ist derjenige Durchmesser eines kreisrunden Querschnitts, des¬ sen Fläche identisch mit der Fläche des im Zweifel beliebig geformten Querschnitts des Kapillarkanals ist. Der Kapillarkanal kann insbesondere einen runden, rechteckigen, vieleckigen, kreisabschnittsförmigen, kreis¬ ringförmigen Querschnitt oder Kombinationen davon aufweisen. Die Länge des Kanals bezieht sich auf seine gestreckte Länge von einem dem Mediumspeicher zugewandten Stirnanfang bis zu einem der Um¬ gebung zugewandten Stirnende des Kanals.
Durch den Kapillarkanal kann in vorteilhafter Weise ein unerwünschtes Abströmen von verdunsteten Mediumbestandteilen verringert oder ver¬ hindert werden. Eine Verdunstung von Mediumbestandteilen tritt insbe¬ sondere bei einer Wärmeeinwirkung auf die Dosiervorrichtung auf. Durch die Verdunstung bildet sich in Abhängigkeit vom Dampfdruck des im Mediumspeicher eingeschlossenen Mediums ein Überdruck im Medi¬ umspeicher, der zu einem Ausströmen der verdunsteten Mediumbe¬ standteile aus dem Mediumspeicher über die Belüftungsvorrichtung in die Umgebung führen kann. Bedingt durch den engen Querschnitt des Kapillarkanals liegt für die Belüftungsvorrichtung ein hoher Strömungs¬ widerstand vor, der ein rasches Abströmen von verdunsteten Medium¬ bestandteilen verhindert. Zudem wird durch den Kapillarkanal erreicht, dass die verdampften Mediumbestandteile, die aufgrund des Dampf¬ drucks aus dem Mediumspeicher entweichen, zumindest weitgehend im Belüftungsweg zurückgehalten werden und sich nur geringfügig mit der Umgebungsluft vermischen. Im Verhältnis zu einem vom Kapillarkanal umschlossenen Volumen liegt nur ein geringer Wechselwirkungsquer¬ schnitt mit der Umgebung vor, so dass eine Vermischung der verdunste¬ ten Mediumbestandteile mit der Umgebungsluft erschwert wird. Darüber hinaus bildet sich im Kapillarkanal bedingt durch den engen Querschnitt und die demgegenüber große Länge des Kapillarkanals in vorteilhafter Weise ein Mikroklima aus, das gegenüber der Umgebung eine höhere Konzentration von verdunsteten Mediumbestandteilen aufweist. Dies resultiert daraus, dass der enge Querschnitt in Verbindung mit der gro¬ ßen Länge des Kapillarkanals im wesentlichen eine Verflüchtigung der verdampften Mediumbestandteile verhindert. Somit stehen die ver¬ dampften Mediumbestandteile für einen Ansaugvorgang in den Medium- Speicher, wie er bei einer Abkühlung des Mediumspeichers oder nach einem Austraghub der Dosiervorrichtung auftreten kann, wieder zur Ver¬ fügung. Gegebenenfalls kann nach einem Einsaugen der im Kapillarka¬ nal zwischengespeicherten Mediumbestandteile zurück in den Medium¬ speicher sogar eine Kondensation dieser Mediumbestandteile stattfin- den. Damit wird insgesamt eine geringere Verdunstung des im Medium¬ speicher eingeschlossenen Mediums sichergestellt, so dass die erfin¬ dungsgemäße Dosiervorrichtung eine geringere Diffusionsrate gegen¬ über bekannten Dosiervorrichtungen aufweist. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für die Dosierung von pharmazeuti- sehen, aber auch von kosmetischen Medien.
Durch die geringere Verdunstung und die damit einhergehende, niedrige Diffusionsrate kann somit über längere Sicht eine unerwünschte Veränderung der Konzentration des gespeicherten Mediums und der darin enthaltenen Wirkstoffen vermieden werden. Eine Wirkstoffanrei¬ cherung des Mediums durch die Verdunstung leicht flüchtiger Medium¬ bestandteile wird im wesentlichen verhindert, so dass auch die pro Austraghub ausgetragene Wirkstoffmenge über einen längeren Zeitraum konstant bleibt. Die für einen Austrag einer konstanten Mediummenge ausgelegte Pumpeinrichtung würde andernfalls bei einem durch Verdunstung höher konzentrierten Medium bei gleicher Mediummenge eine größere Wirkstoffmenge austragen, was zu unerwünschten Schwankungen bei einer Medikamentendosierung führen würde.
Um ein derartiges Verhalten der Dosiervorrichtung und des darin aufge¬ nommenen Mediums zu ermitteln, werden insbesondere bei Medien, die als medizinische Wirkstoffe eingesetzt werden und bei denen eine präzi¬ se Dosierung notwendig ist, Stabilitätstests durchgeführt. Dabei wird die Veränderung der Konzentration des Mediums über einen längeren Zeit¬ raum betrachtet und anhand vorgegebener Grenzwerte beurteilt. Als Stabilitätstest wird untersucht, inwieweit über einen längeren Zeitraum eine Gewichtsabnahme des Pumpsystems stattfindet. Damit kann aus- gehend von der ursprünglichen Wirkstoffkonzentration auf eine verän¬ derte Wirkstoffkonzentration im Medium geschlossen werden.
In Ausgestaltung der Erfindung weist der Kapillarkanal zumindest ab¬ schnittsweise ein Verhältnis zwischen einem effektiven Kapillarkanal- durchmesser und einer Kapillarkanallänge auf, das weniger als 1/4 be¬ trägt. Der Kapillarkanal weist zumindest im Bereich eines der Belüf¬ tungsöffnung des Mediumspeichers abgewandten Endes einen Quer¬ schnitt mit einem Verhältnis von effektivem Kapillarkanaldurchmesser und Kapillarkanallänge kleiner 1/4 auf. Die Kapillarkanallänge ist dabei diejenige Länge, auf der der Kapillarkanal einen im wesentlichen gleich¬ bleibenden effektiven Kanalquerschnitt aufweist. Hinsichtlich der Gestal¬ tung des Kapillarkanals ist es auch denkbar, dass der Kapillarkanal über seine Länge einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist oder aber mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten aufweist, die gegebenenfalls durch blendenartige Querschnittsverengungen vonein¬ ander abgegrenzt sind. Durch ein Verhältnis von effektivem Kapillarka¬ naldurchmesser und Kapillarkanallänge kleiner 1/4 wird ein Strömungs¬ widerstand für insbesondere gasförmige Mediumbestandteile erzeugt, der zu einem reduzierten Gasaustausch mit der Umgebung führt, selbst wenn eine hohe Konzentrationsdifferenz zwischen den im Kapillarkanal enthaltenen, verdunsteten Mediumbestandteilen und der Umgebung vor¬ liegt. Während es bei bekannten Belüftungsvorrichtungen zu einer ra¬ schen Vermischung der verdunsteten Mediumbestandteile mit der Um¬ gebung kommt, findet diese Vermischung bei einer Dosiervorrichtung mit Kapillarkanal wegen des erhöhten Strömungswiderstands und des geringen Wechselwirkungsquerschnitts nur in erheblich geringerem Ma¬ ße statt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis von effektivem Kapillarkanaldurchmesser und Kapillarkanal- länge kleiner als 1/10. Damit kann auch mit den konventionellen Herstel¬ lungsmethoden, wie sie üblicherweise für Dosiervorrichtungen einge¬ setzt werden, insbesondere Kunststoffspritzguss, ohne weiteres ein vor¬ teilhafter Kapillarkanal mit einem hohen Strömungswiderstand herge- stellt werden, bei dem auch Mediumbestandteile mit einem höheren Dampfdruck effektiv zurückgehalten werden können und für einen An¬ saugvorgang des Mediumspeichers zur Verfügung stehen. In einer be¬ sonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis von effektivem Kapillarkanaldurchmesser und Kapillarkanallänge kleiner als 1/15. Derartige Kapillarkanalabschnitte können insbesondere durch materialabtragende Verfahren wie Laserbohren hergestellt werden. Da¬ mit lassen sich insbesondere in dünnen Schichten, die beispielsweise im Kunststoffspritzgussverfahren zur Begrenzung des Kapillarkanals vorge¬ sehen werden, in einfacher Weise entsprechende Kapillarkanalabschnit- te einbringen. Durch das hohe Verhältnis zwischen effektivem Kapillar¬ kanaldurchmesser und Kapillarkanallänge wird ein besonders vorteilhaf¬ ter Strömungswiderstand und ein sehr geringer Wechselwirkungsquer¬ schnitt verwirklicht, wodurch ein besonders vorteilhafter Rückhalteeffekt des Kapillarkanals für verdunstete Mediumbestandteile gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kapillarkanal mit einem effektiven Kapillarkanaldurchmesser in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm und mit einer Kapillarkanallänge von 3 mm bis 12 mm, vorzugs¬ weise mit einem effektiven Kapillarkanaldurchmesser in einem Bereich von 0,15 mm bis 0,25 mm und mit einer Kapillarkanallänge von 5 mm bis 10 mm ausgeführt. Ein derartiger effektiver Kapillarkanaldurchmes¬ ser und eine entsprechende Kapillarkanallänge lassen sich in einfacher Weise im Kunststoffspritzgussverfahren herstellen, ohne dass eine nachträgliche Bearbeitung der hergestellten Bauteile notwendig ist. Da- mit kann für Anwendungen, bei denen entweder eine geringfügige Kon¬ zentrationsänderung des im Mediumspeicher eingeschlossenen Medi¬ ums toleriert werden kann oder das Medium unter normalen Umständen keine wesentliche Verdampfungsneigung aufweist, eine besonders kos¬ tengünstige Belüftungsvorrichtung vorgesehen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kapillarkanal mit einem Kapillarkanaldurchmesser in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,1 mm und mit einer Kapillarkanallänge von 0,1 mm bis 1 mm, vorzugsweise mit einem Kapillarkanaldurchmesser in einem Bereich von 0,02 mm bis 0,05 mm und mit einer Kapillarkanallänge von 0,2 mm bis 0,5 mm aus¬ geführt. Eine derartige Dimensionierung des Kapillarkanals wird bevor- zugt durch materialabtragende Verfahren wie beispielsweise Laserboh¬ ren verwirklicht. Hierzu ist zwar eine nachträgliche Bearbeitung des bzw. der üblicherweise im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellten Bautei¬ le des Mediumspeichers und/oder der Pumpeinrichtung notwendig, die Genauigkeit des Querschnitts des Kapillarkanals kann hier jedoch be- sonders vorteilhaft sichergestellt werden. Zudem tritt durch den beson¬ ders geringen Wechselwirkungsquerschnitt nur eine sehr geringfügige Vermischung der verdampften Mediumbestandteile mit der Umgebung ein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in den Belüftungsweg eine Filteranordnung integriert. Durch die Filteranordnung kann die geringe Belastung der im wesentlichen in der Belüftungsvorrichtung gespeicher¬ ten Gasmenge mit kontaminierenden Substanzen weiter reduziert wer¬ den. Die Belastung der für einen Ansaugvorgang des Mediumspeichers vorgesehenen Gasmenge mit kontaminierenden Substanzen ist durch den geringen Austausch des Kapillarkanals mit der Umgebung ohnehin als gering anzusehen, kann jedoch durch die Filteranordnung weiter re¬ duziert werden. Dabei kann die Filteranordnung an einer beliebigen Stel¬ le in der Belüftungsvorrichtung vorgesehen werden. Vorzugsweise ist die Filteranordnung benachbart zur Belüftungsöffnung des Mediumspei¬ chers angebracht oder verschließt diese gar, oder die Filteranordnung ist an einem dem Mediumspeicher abgewandten Ende der Belüftungs¬ vorrichtung vorgesehen und bildet somit eine Kontaminationssperre für den gesamten Kapillarkanal. Somit tritt bei einem Ansaugvorgang des Mediumspeichers zumindest nahezu bzw. vollständig unkontaminiertes Gas in den Mediumspeicher ein, so dass entweder vollständig oder zu¬ mindest nahezu vollständig auf eine Konservierung des im Mediumspei- eher eingeschlossenen Mediums verzichtet werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kapillarkanal koaxial o- der achsparallel zu einer Filterdurchtrittsachse ausgerichtet. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Anströmung einer in der Filtereinrich- tung vorgesehenen Filtermembran erreicht, so dass auch eine vorteilhaf¬ te Sperrwirkung gegenüber kontaminierenden Substanzen gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kapillarkanal einstückig am Mediumspeicher und/oder an der Pumpeinrichtung ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Herstellung des Kapillarkanals, beispielsweise im Kunststoffspritzguss oder durch materialabtragende Verfahren. Darüber hinaus kann dadurch eine besonders enge Maß- und/oder Formtoleranz für den Kapillarkanal eingehalten werden, so dass ein Strömungsverhalten der verdunsteten Mediumbestandteile und des ggf. aus der Umgebung angesaugten Gases ebenfalls mit einer en¬ gen Tolerierung vorgegeben werden kann. Vorteilhaft ist der Kapillarka¬ nal als Durchtritt mit einem geschlossenem Hohlquerschnitt ausgeführt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Kapillarkanal einen im Bauteil integrierten, zu einem benachbarten Bauteil offenen, ersten Hohlquerschnitt auf. Der Kapillarkanal wird demnach durch die Wech¬ selwirkung der benachbarten Bauteile gebildet, wobei der Hohlquer¬ schnitt insbesondere als Nut mit oder ohne Hinterschnitte in das Bauteil eingebracht sein kann. Durch einen flächigen Kontakt oder eine geringe Beabstandung des mit dem offenen Hohlquerschnitt versehenen Bau¬ teils und des gegenüberliegend angeordneten Bauteils entsteht der Ka¬ pillarkanal bei der Montage der beiden Bauteile. Durch eine derartige Gestaltung kann der für den Kapillarkanal vorgesehene Hohlquerschnitt in einfacher Weise bei der Fertigung des Bauteils in dessen Oberfläche eingebracht werden, insbesondere durch eine in der Kunststoffspritz¬ gussform vorgesehene Profilierung, durch Materialabtrag oder Umfor- mung des Werkstoffs des Bauteils. Damit lassen sich auch komplexe Verläufe des Kapillarkanals wie beispielsweise mäanderförmige Hohl¬ querschnitte in einfacher Weise realisieren.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das benachbarte Bauteil einen korrespondierenden, zweiten offenen Hohlquerschnitt auf, der gemeinsam mit dem ersten Hohlquerschnitt einen Kapillarkanal bildet. Dadurch kann insbesondere bei komplexer geformten Bauteilen ein konstanter bzw. auch abschnittsweise wechselnder Querschnitt des Ka¬ pillarkanals verwirklicht werden. Beispielsweise kann der Kapillarkanal an einem konvex geformten Abschnitt des ersten Bauteils nur schwach ausgeprägt werden, während er in einem gegenüberliegenden Abschnitt des zweiten Bauteils besonders stark ausgeprägt ist, um insgesamt ei¬ nen gewünschten Kanalquerschnitt sicherzustellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kapillarkanal zumindest abschnittsweise ringförmig gestaltet und verläuft koaxial zu einer Längs¬ achse der Pumpeinrichtung. Durch eine ringförmige Gestaltung lässt sich in einfacher Weise ein Kapillarkanal erzeugen, an den hohe Anfor¬ derungen bezüglich der Maßhaltigkeit und Toleranz gestellt werden können. Dies ist insbesondere durch ein dünnwandiges, abschnittsweise kegelförmig oder zylindrisch geformtes Aufsatzteil möglich, das am Me¬ diumspeicher oder an der Pumpeinrichtung angebracht wird und mit ei¬ nem korrespondierenden Abschnitt des Mediumspeichers oder der Pumpeinrichtung in Wechselwirkung steht. Ein Verlauf des ringförmig gestalteten Kapillarkanales koaxial zu einer Längsachse der Pumpein¬ richtung ermöglicht einen besonders vorteilhaften Aufbau der Dosierein¬ richtung, da insbesondere eine im wesentlichen rotationssymmetrische Gestaltung der Bauteile gewählt werden kann. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Kapillarkanal insbe¬ sondere an einer Schnittstelle zwischen dem Mediumspeicher und der Pumpeinrichtung zumindest einen zumindest abschnittsweise umlaufen- den Ringkanal auf. Sofern der Ringkanal an einer Schnittstelle zwischen Mediumspeicher und Pumpeinrichtung vorgesehen ist, wird eine beson¬ ders einfache Montage der Pumpeinrichtung auf den Mediumspeicher sichergestellt, da der Ringkanal eine kommunizierende Verbindung zwi¬ schen dem Kapillarkanalabschnitt am Mediumspeicher und dem Kapil- larkanalabschnitt an der Pumpeinrichtung unabhängig von deren Aus¬ richtung um die Längsachse der Pumpeinrichtung sicherstellt. Der Ring¬ kanal kann in einem der Pumpeinrichtung oder dem Mediumspeicher zugeordneten Bauteil vorgesehen sein, wodurch ebenfalls eine einfache, ungerichtete Montage dieses Bauteils ermöglicht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kapillarkanal als Laby¬ rinthsystem mit zumindest zwei miteinander verbundenen, in unter¬ schiedlichen Richtungen verlaufenden Belüftungskanalabschnitten aus¬ geführt. Durch ein Labyrinthsystem wird einerseits eine besonders kom- pakte Gestaltung des Kapillarkanals ermöglicht, andererseits kann durch die Umlenkung der im Kapillarkanal strömenden Mediumbestandteile oder Gase in einfacher Weise eine Erhöhung des Strömungswiderstan¬ des erzielt werden. Damit wird ein unkontrolliertes Abströmen der ver¬ dunsteten Mediumbestandteile aus dem Kapillarkanal weiter erschwert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht das Volumen der Be¬ lüftungseinrichtung zumindest im wesentlichen dem Volumen der mit einem Austraghub ausgetragenen Mediummenge. Damit kann sicherge¬ stellt werden, dass das zum Druckausgleich im Mediumspeicher ange- saugte Gasvolumen vollständig aus dem Kapillarkanal stammt, so dass zwar Gas aus der Umgebung in den Kapillarkanal angesaugt wird, die¬ ses Gas jedoch nicht bis in den Mediumspeicher vordringt. Damit kann eine besonders geringe Diffusionsrate für die Dosiervorrichtung sicher¬ gestellt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den An- Sprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh¬ rungsbeispiele, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigt:
Fig. 1 in ebener Schnittdarstellung einer Dosiervorrichtung mit einer Belüftungsvorrichtung, die einen einstückig ausgeführten Kapil¬ larkanal aufweist,
Fig. 2 in ebener Längsschnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung einer Dosiervorrichtung mit einer Filtereinrichtung und einem zwischen zwei Bauteilen ausgebildeten Kapillarkanal,
Fig. 2a in Querschnittsdarstellung längs der Schnittlinie A-A den Kapil¬ larkanal nach Fig. 2,
Fig. 3 in ebener Längsschnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung einer Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 2 mit einer Filtereinrich¬ tung, einem zwischen zwei Bauteilen ausgebildeten Kapillarka¬ nal und einem Ringkanal,
Fig. 3a einen Querschnitt durch die Dosiervorrichtung nach Fig. 3 im Bereich der Schnittlinie B-B nach Fig. 3, und
Fig. 4 in ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung einer Filtereinrichtung für eine Dosiervorrichtung mit einem nachge- schalteten Kapillarkanal.
Die Dosiervorrichtung 1 gemäß der Fig. 1 zeigt im wesentlichen eine Pumpeinrichtung 2, die für eine Montage auf einen nicht dargestellten Mediumspeicher vorgesehen ist. Die Pumpeinrichtung 2 weist eine schematisch dargestellte Kolbenanordnung 3 auf, die in einer ebenfalls schematisch dargestellten Zylinderanordnung 4 aufgenommen ist und für eine Förderung des im Mediumspeicher aufgenommenen Mediums in eine Umgebung der Dosiervorrichtung 1 vorgesehen ist. Die Zylinder¬ anordnung 4 ist in einem im wesentlichen konisch geformten Applikator 5 aufgenommen, an dessen verjüngtem Ende eine Austragöffnung 6 vorgesehen ist, durch die das von der Pumpeinrichtung 2 unter Druck gesetzte Medium in fein vernebelter Form in die Umgebung ausgetragen werden kann. Zur Einleitung einer für den Austragvorgang notwendigen Relativbewegung zwischen der Kolbenanordnung 3 und der Zylinderan¬ ordnung 4 ist eine Handhabe 7 vorgesehen, die mit Fingerauflagen 8 versehen ist. Damit kann ein Benutzer die Dosiervorrichtung 1 durch Zu¬ sammenpressen zwischen Daumen und Zeige- bzw. Mittelfinger betäti- gen, wobei der Daumen auf einen nicht dargestellten Boden des Medi¬ umspeichers aufgelegt wird. Zur Rückstellung der Kolbenanordnung 3 in die gemäß Fig.,1 dargestellte Ausgangsposition ist eine Rückstellfeder 9 vorgesehen, die bei einer Betätigung der Dosiervorrichtung 1 eine Rück¬ stellkraft aufbringt. Der Applikator 5 ist mit einer Schutzabdeckung 10 versehen, die für den Austragvorgang abgenommen wird.
An einem der Austragöffnung 6 abgewandten Ende der Pumpeinrich¬ tung 2 ist eine Schnittstelle 11 für die Anbringung des Mediumspeichers vorgesehen. Die Schnittstelle 11 weist eine im wesentlichen zylindrisch geformte Außenhülle 12 auf, die die Kolbenanordnung 3 aufnimmt und in relativbeweglicher, formschlüssiger Wirkverbindung mit dem Applika¬ tor 5 steht. Die Außenhülle 12 ist mit einem Innengewinde 13 versehen, das zur formschlüssigen Aufnahme eines am Mediumspeicher vorgese¬ henen Außengewindes vorgesehen ist. An einem umlaufenden Stirn- bund 14 der Außenhülle 12 liegt eine im wesentlichen kreisförmig gestal¬ tete Flachdichtung 15 auf, die aus einem elastischen Material hergestellt ist und für eine Abdichtung eines am Mediumspeicher vorgesehenen Flaschenhalses gegenüber der Pumpeinrichtung 2 vorgesehen ist. Die Flachdichtung 15 weist einen Belüftungsdurchbruch 16 auf, der für eine kommunizierende Verbindung des vom Mediumspeicher umschlossenen Volumens mit der Umgebung vorgesehen ist. Auf einer der Schnittstelle 11 abgewandten Seite liegt die Flachdichtung 15 im wesentlichen flächig auf einer Stirnfläche 17 der Kolbenanordnung 3 auf. In der Stirnfläche 17 ist eine als Hohlquerschnitt ausgeführte, umlaufende Belüftungsnut 18 mit einem rechteckigen Querschnitt vorgesehen. Die umlaufende Belüf¬ tungsnut 18 steht ihrerseits mit einer als Kapillarkanal ausgeführten, achsparallel zu einer Längsachse 19 der Pumpeinrichtung 2 ausgerich- teten Kapillarbohrung 20 in kommunizierender Verbindung. Die Kapillar¬ bohrung 20 mündet in einen von der Kolbeneinrichtung 3, der Außenhül¬ le 12 und dem Applikator 5 begrenzten Hohlraum 21 , der seinerseits ü- ber nicht näher dargestellte Spalte mit der Umgebung in kommunizie¬ render Verbindung steht und somit einen Austausch von Gasen, insbe- sondere Umgebungsluft, ermöglicht. Die Belüftungsnut 18 und die Kapil¬ larbohrung 20 sind in der Fig. 1 zur deutlicheren Darstellung nicht ma߬ stabsgetreu, sondern leicht vergrößert dargestellt, dennoch ist erkennt¬ lich, dass die Länge I der Kapillarbohrung um ein Vielfaches größer ist als der Durchmesser d der Kapillarbohrung. Somit bilden der Belüf- tungsdurchbruch 16, die Belüftungsnut 18, die Kapillarbohrung 20 und der Hohlraum 21 die Belüftungseinrichtung der Dosiervorrichtung 1. Da¬ bei ist an der Belüftungseinrichtung ein als Kapillarbohrung 20 ausge¬ führter Belüftungsweg vorgesehen, d.h. ein aus dem Mediumspeicher austretender Gasstrom, beispielsweise aus verdunsteten Mediumbe- standteilen, muss zwangsläufig die Belüftungsvorrichtung durchströmen, um in Umgebung auszutreten. Gleiches gilt für den umgekehrten Fall, dass Gas aus der Umgebung in den Mediumspeicher eingesaugt wird. Auch hier ist vollständig die Belüftungseinrichtung zu durchströmen.
Bei den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausschnittvergrößerungen wer¬ den die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig.1 für identische oder funktionsgleiche Komponenten verwendet. Bei der in Fig. 2 dargestellten Dosiervorrichtung 101 , die lediglich als Ausschnittvergrößerung gezeigt ist, liegt hinsichtlich der nicht dargestell¬ ten Bereiche im wesentlichen der gleiche Aufbau wie bei der in Fig. 1 dargestellten Dosiervorrichtung 1 vor. Abweichend von Fig. 1 ist bei der Dosiervorrichtung 101 zusätzlich eine Filteranordnung 22 in der Belüf¬ tungseinrichtung vorgesehen, die mit einem als Hohlquerschnitt 23 aus¬ geführten Kapillarkanal in Verbindung steht. Die Filteranordnung 22 weist eine Filterkartusche 24 und eine Filtermembran 25 auf, die als Keimsperre ausgebildet ist und die in einer Durchtrittsbohrung 26 der Filterkartusche 24 aufgenommen ist. Alternativ kann die Filtermembran gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform auf die Filterkartusche auflaminiert sein. Dabei ist eine Längsachse der Durchtrittsbohrung 26 parallel zur Längsachse 19 der Pumpeinhchtung 102 ausgerichtet. Die Filtermembran 25 soll ein Eintreten von kontaminierenden Bestandteilen aus der Umgebung in den nicht dargestellten Mediumspeicher verhin¬ dern. Die Filterkartusche 24 ist an der Kolbenanordnung 2 angebracht und kann über den Belüftungsdurchbruch 16 in der Flachdichtung 15 kommunizierend mit dem Mediumspeicher in Verbindung treten. Auf ei¬ ner der Schnittstelle 11 abgewandten Seite steht die Durchtήttsbohrung 26 mit einem Gasreservoir 27 in kommunizierender Verbindung, das zwischen der Außenhülse 12, Filterkartusche 24 und einem für die Ver¬ riegelung der Filterkartusche 24 vorgesehenen Einsatzteil 28 gebildet ist. Das Gasreservoir 27 seinerseits ist mit dem Hohlquerschnitt 23 ver¬ bunden, der zwischen einer im wesentlichen zylindrisch geformten Au- ßenseite der Kolbenanordnung 3 und einer korrespondierend geformten und in flächigem Berührungskontakt mit der Kolbenanordnung 3 stehen¬ den Innenfläche der Außenhülse gebildet ist. Der Hohlquerschnitt 23 ist dabei, wie in der Schnittdarstellung A-A der Fig. 2a näher dargestellt, als Abflachung der im wesentlichen zylindrisch geformten Außenseite der Kolbenanordnung 3 ausgeführt und bildet daher mit der benachbarten Innenfläche der Außenhülse 12 einen kreisabschnittsartigen Kanalquer¬ schnitt aus. An einem dem Gasreservoir 27 abgewandten Ende des Hohlquerschnitts 23 mündet der Kapillarkanal in einen Labyrinthspalt 28, der seinerseits mit dem Hohlraum 121 in Verbindung steht. Der Laby¬ rinthspalt 28 ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform lediglich als Zusatzeinrichtung zum Kapillarspalt zu betrachten, da er bedingt durch die Relativbeweglichkeit zwischen Applikator 5 und Außenhülse 12 mit groben Maßtoleranzen versehen ist, um die Bewegbarkeit der Bauteile sicherzustellen. Es ist jedoch auch denkbar, den Labyrinthspalt
28 so auszugestalten, dass er als Kapillarspalt wirkt und eine besonders raumökonomische Anordnung der Belüftungsvorrichtung erlaubt.
Die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung basiert im wesentlichen auf den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2. Im Unter¬ schied zu den Fig. 1 und 2 ist bei der Fig. 3 ein dünnwandiges Aufsatz¬ teil 29 vorgesehen, das der Pumpeinrichtung 202 zugeordnet ist und das einen umlaufenden Ringkanal 30 sowie einen in der Fig. 3a näher dar- gestellten Hohlquerschnitt 223 aufweist. Das Aufsatzteil 29 wird auf die Kolbenanordnung 3 aufgesetzt und formschlüssig verriegelt. Alternativ ist eine kraftschlüssige Befestigung des Aufsatzteiles auf der Kolbenan¬ ordnung möglich. Bedingt durch den Ringkanal 30 kann das Aufsatzteil
29 hinsichtlich der rotatorischen Ausrichtung um die Längsachse 19 der Pumpeinrichtung 202 beliebig auf die Kolbenanordnung 3 montiert wer¬ den, da in jeder Lage eine kommunizierende Verbindung mit der Durch¬ trittsbohrung 26 der Filterkartusche 24 sichergestellt ist. Das dünnwan¬ dige Aufsatzteil weist eine parallel zur Längsachse ausgerichtete, in der Fig. 3b näher dargestellte Nut 31 auf einer Innenseite auf. Diese Nut 31 bildet mit der zylindrisch geformten Außenseite der Kolbenanordnung 3 den gewünschten Kapillarspalt. Durch diesen Aufbau der Belüftungsvor¬ richtung kann eine einfache und eng tolerierte Herstellung der Kolben¬ anordnung 3 und des dünnwandigen Aufsatzteils 29 sichergestellt wer¬ den, so dass der von diesen Bauteilen gebildete Kapillarspalt ebenfalls besonders eng toleriert ist. Für unterschiedliche Medien, die mit der Pumpeinrichtung 202 ausgetragen werden sollen, können in vorteilhafter Weise unterschiedliche Querschnitte des Kapillarkanals durch Verwen¬ dung unterschiedlicher Aufsatzteile 29 verwirklicht werden. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein unmittelbar der Filterkartusche 24 nachgeschalteter Kapillarkanal vorge¬ sehen. Der Kapillarkanal ist in einem Wandabschnitt der Kolbenanord- nung 3 vorgesehen, in dem die Filterkartusche 24 aufgenommen ist. Die dargestellte Kapillarbohrung 31 ist zur Verdeutlichung leicht vergrößert und weist bei einer praktischen Ausführung eine gegenüber dem Boh¬ rungsdurchmesser um ein vielfaches größere Bohrungslänge auf. Die Kapillarbohrung 31 ist mit einem materialabtragenden oder spanenden Fertigungsverfahren, insbesondere mit Laserbohren, in den Wandab¬ schnitt eingebracht.
Allen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung liegt die im we¬ sentlichen gleiche Funktionsweise zugrunde. Der notwendige Druckaus- gleich zwischen einem im Mediumspeicher herrschenden Innendruck und einem in der Umgebung der Dosiereinrichtung herrschenden Au¬ ßendruck wird über die Belüftungseinrichtung sichergestellt. Druckunter¬ schiede zwischen Innen- und Außendruck können insbesondere durch eine Erwärmung oder Abkühlung der Dosiereinrichtung auftreten, die zu einer Ausdehnung oder Reduzierung des Volumens des im Medium¬ speicher aufgenommenen Mediums und des Volumens der ebenfalls im Mediumspeicher befindlichen Gasbestandteile führen. Die Gasbestand¬ teile können in einem Ausgangszustand der Dosiervorrichtung unmittel¬ bar nach einer Befüllung mit Medium im wesentlichen aus im Medium- Speicher verbliebener Umgebungsluft oder einem aktiv in den Medium¬ speicher befüllten Schutzgas bestehen. Mit diesen Gasbestandteilen vermischen sich die verdunsteten Mediumbestandteile, die bei einer Er¬ wärmung der Dosiervorrichtung aus dem Medium austreten. Bei einer Dosiervorrichtung, die bereits mehrere Austraghübe erbracht hat, wobei Medium aus dem Mediumspeicher abgeführt wurde, liegt insbesondere ein Gemisch aus den Gasbestandteilen, die bei der Befüllung des Medi¬ umspeichers vorhanden waren, mit den verdunsteten Mediumbestand¬ teilen und Luftgasen aus der Umgebung vor. Um eine geringe Diffusionsrate für die Dosiervorrichtung zu gewährleis¬ ten, ist in dem Belüftungsweg der Belüftungsvorrichtung der zumindest eine Kapillarkanal vorgesehen, der ein ungehindertes Austreten des im Mediumspeicher vorhandenen Gasgemisches verhindert. Dies wird da¬ durch erreicht, dass der Kapillarkanal dem Gasgemisch einen hohen Strömungswiderstand entgegensetzt und nur eine geringe Wechselwir¬ kungsfläche mit der Umgebung zur Verfügung steht, die eine Vermi¬ schung des aus dem Mediumspeicher austretenden Gases mit dem Luftgas der Umgebung ermöglichen würde. Bei einer Reduzierung des Volumens des im Mediumspeicher aufgenommenen Mediums bzw. Gasgemisches oder nach einem Austraghub ergibt sich eine negative Druckdifferenz im Mediumspeicher gegenüber der Umgebung. Zum Ausgleich dieser Druckdifferenz muss Luftgas aus der Umgebung in den Mediumspeicher strömen. Sofern die Belüftungsvorrichtung ein Volumen aufweist, das gleich oder größer ist als das Volumen, das für den Druck¬ ausgleich notwendig ist, kann der Druckausgleich vollständig durch An¬ saugen des in der Belüftungsvorrichtung aufgenommenen Gasgemi¬ sches erfolgen. Dadurch ergibt sich eine nur unwesentliche Verände- rung der Konzentration der im Mediumspeicher im Gasgemisch vorhan¬ denen Mediumbestandteile, so dass eine zusätzliche Verdunstung oder Lösung von Mediumbestandteilen bedingt durch die ggf. hohe Konzent¬ ration von verdunsteten Mediumbestandteilen zumindest reduziert wird. Dadurch kann über längere Zeit ein unerwünschtes Austreten von leich- ter flüchtigen Mediumbestandteilen verhindert bzw. reduziert werden.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Belüftungseinrich¬ tung als Vorraum zur Belüftungsöffnung des Mediumspeichers ausge¬ führt und weist nur eine oder wenige Belüftungsöffnungen mit extrem geringen Querschnitten gegenüber der Umgebung auf. Dadurch kann das gewünschte Mikroklima in besonders vorteilhafter Weise in dem Vorraum aufgenommen werden, die mit verdunsteten Bestandteilen be- ladene Luft strömt nicht ab und kann beim nächsten Druckausgleich wieder in den Mediumspeicher eingesaugt werden.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Volumen der Belüftungsvorrichtung ab dem Mediumspeicher bis zur Mündung des Kapillarkanals so bemessen, dass dieses Volumen gleich oder größer dem von der Pumpeinrichtung mit einem Austraghub ausge¬ tragenen Volumen ist. Somit kann sichergestellt werden, dass das nach einem Austraghub in den Mediumspeicher eingesaugte Gasvolumen vollständig aus dem Bereich der Belüftungsvorrichtung stammt, in dem das erfindungsgemäße Mikroklima herrscht.

Claims

Patentansprüche
1. Dosiervorrichtung für wenigstens ein Medium mit einer Pumpein¬ richtung (1 , 101 , 201 ), die für einen Mediumaustrag mit einem Me- diumspeicher in Wirkverbindung steht, sowie mit einer dem Medi¬ umspeicher zugeordneten Belüftungseinrichtung, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Belüftungseinrichtung einen Kapillarkanal (20, 23, 31 ) aufweist, der einen Belüftungsweg zwischen dem Medium¬ speicher und der Umgebung bildet und dessen Kanallänge um ein Vielfaches größer ist als sein effektiver Kanaldurchmesser.
2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal zumindest abschnittsweise ein Verhältnis zwi¬ schen einem effektiven Kapillarkanaldurchmesser (d) und einer Ka- pillarkanallänge (I) aufweist, das weniger als 1/4, bevorzugt weniger als 1/10, besonders bevorzugt weniger als 1/15 beträgt.
3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass der Kapillarkanal mit einem effektiven Kapillarkanal- durchmesser in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm und mit ei¬ ner Kapillarkanallänge von 3 mm bis 12 mm, vorzugsweise mit ei¬ nem effektiven Kapillarkanaldurchmesser in einem Bereich von 0,15 mm bis 0,25 mm und mit einer Kapillarkanallänge von 5 mm bis 10 mm ausgeführt ist.
4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass der Kapillarkanalkanal mit einem effektiven Kapillarkanal¬ durchmesser in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,1 mm und mit ei¬ ner Kapillarkanallänge von 0,1 mm bis 1 mm, vorzugsweise mit ei- nem effektiven Kapillarkanaldurchmesser in einem Bereich von
0,02 mm bis 0,05 mm und mit einer Kapillarkanallänge von 0,2 mm bis 0,5 mm ausgeführt ist.
5. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass in den Belüftungsweg eine Filteranord¬ nung (22) integriert ist.
6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal koaxial oder achsparallel zu einer Filterdurch¬ trittsachse ausgerichtet ist.
7. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal einstückig am Medi¬ umspeicher und/oder an der Pumpeinrichtung ausgebildet ist.
8. Dosiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal als Durchtritt mit einem geschlossenem Hohlquer- schnitt (20, 31 ) ausgeführt ist.
9. Dosiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal einen in einem Bauteil integrierten, zu einem be¬ nachbarten Bauteil offenen, ersten Hohlquerschnitt (23) aufweist.
10. Dosiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das benachbarte Bauteil einen korrespondierenden, offenen, zwei¬ ten Hohlquerschnitt aufweist, der gemeinsam mit dem ersten Hohl¬ querschnitt den Kapillarkanal bildet.
11. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal zumindest ab¬ schnittsweise ringförmig gestaltet ist und koaxial zu einer Längs¬ achse (19) der Pumpeinrichtung verläuft.
12. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal insbesondere an ei¬ ner Schnittstelle (11) zwischen dem Mediumspeicher und der Pumpeinrichtung zumindest einen zumindest abschnittsweise um¬ laufenden Ringkanal (30) aufweist.
13. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal als Labyrinthsystem mit zumindest zwei miteinander verbundenen, in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden Kapillarkanalabschnitten ausgeführt ist.
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