EP2151280B1 - Pumpeinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Pumpeinrichtung für Flüssigkeitszerstäubervorrichtungen, welche zumindest eine Fluideingangsleitung, zumindest eine Pumpkammer und zumindest eine Fluidausgangsleitung aufweist, und bei der zwischen wenigstens einer Fluideingangsleitung und wenigstens einer Pumpkammer wenigstens ein Eingangsventil sowie zwischen wenigstens einer Pumpkammer und wenigstens einer Fluidausgangsleitung wenigstens ein Ausgangsventil angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Flüssigkeitszerstäuber sowie eine Beduftungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung.
• Bei vielen Anwendungsgebieten ist es erforderlich, relativ kleine Flüssigkeitsmensen zu pumpen, und sie dabei auf einen relativ hohen Druck zu bringen. Dies ist beispielsweise bei sogenannten Pumpzerstaubern der Fall. Beispielsweise wird von einem Benutzer durch eine mechanische Betätigung einer entsprechenden Pumpe eine kleine Flüssigkeitsmenge gepumpt, dabei unter Druck gesetzt, und in Richtung eines Düsenkopfs ausgestoßen. Am Düsenkopf bewirkt der Druck der Flüssigkeit eine Zerstäubung derselben in viele kleine bis kleinste Tropfen. Die Flüssigkeit wird folglich in einen Nebel aus kleinsten Flüssigkeitstropfen zerteilt, was oftmals als Zerstäuben bezeichnet wird.
• Derartige Pumpzerstäuber müssen, da es sich bei Ihnen oftmals um Einwegartikel handelt, relativ einfach und kostengünstig im Aufbau sein. Dennoch sollten die Pumpzerstäuber zuverlässig arbeiten. Nach Möglichkeit sollten die Pumpzerstäuber auch relativ hohen hygienischen Anforderungen genügen. Weiterhin sollten derartige Pumpzerstäuber möglichst universell verwendbar sein.
• Über die Jahre hinweg wurden unterschiedlichste Detailkonstruktionen von derartigen Pumpzerstäubern bekannt. Beispielsweise ist in DE 101 54 237 A1 ein Zerstäuber offenbart, der manuell betätigbar ist. Der Zerstäuber enthalt eine als Druckfeder wirkende Feder als Energiespeicher sowie einen Zylinder und einen Kolben, zwei Kanäle und zwei Ventile. Das Zerstäuben kann durch Auslösen eines Sperrmechanismus von Hand eingeleitet werden. Der Energiespeicher befindet sich außerhalb des Vorratsbehälters für die Flüssigkeit. Im Energiespeicher kann mechanische Energie von Hand zugeführt werden. Die Verteilung der Tropfchengröße im Zerstäuberstrahl ist unabhängig von der Erfahrung und dem Verhalten der den Zerstäuber betätigenden Person; sie kann reproduzierbar eingestellt werden. Eine Pumpeinrichtung für Flüssigkeitszerstäuber vorrichtungen gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus EP 1 565 270 bekannt. Obwohl derartige Pumpzerstäuber durchaus funktionstüchtig sind, besteht nach wie vor ein Potenzial für Detailverbesserungen. Ein bislang noch nicht gelöstes Problem besteht beispielsweise darin, einen kostengünstigen Pumpzerstäuber für sehr kleine Flüssigkeitsausbringungsmengen zu konstruieren.
• Bekannte Systeme sind so ausgelegt, dass eine Mindestausbringungsmenge von ca. 30 Mikrolitern produktionstechnisch nicht unterschritten werden kann. Eine deutliche Reduzierung dieser Ausbringungsmengen ist ohne Funktionsbeeinträchtigung durch eine Hubbegrenzung der Pumpe in aller Regel nicht möglich. Auch ist es kaum möglich, die Geometrie der Anordnung derart zu verkleinern, dass die Mindestausbringungsmenge deutlich reduziert wird.
• Es gibt jedoch Einsatzfälle, bei denen es erforderlich oder wünschenswert ist, kleinere Flüssigkeitsmengen auszutragen. Ein Beispiel hierfür sind beispielsweise Beduftungsvörrichtungen für Kraftfahrzeuge. Hier ist es wünschenswert, sehr kleine Flüssigkeitsmengen auszutragen, damit das Duftmittel höher konzentriert werden kann, und somit der Vorratsbehälter weniger Platz einnehmen muss.
• Sollen sehr kleine Flüssigkeitsmengen versprüht werden, so werden bislang meist spezielle Mikropumpen oder auch Vernebler auf Piezobasis eingesetzt. Diese Technologien sind jedoch nicht standardmäßig verfügbar und darüber hinaus köstenintensiv.
• Ein weiteres Problem bei vielen bekannten Pumpzerstäubern besteht darüber hinaus darin, dass diese lageempfindlich sind. Dadurch ist die Funktion des Pumpzerstäubers nur innerhalb eines relativ eng begrenzten Winkelbereichs um die Senkrechte gewährleistet. Weicht jedoch die Lage des Pumpzerstaubers deutlich davon ab, so ist eine sichere Funktion des Pumpzerstäubers oftmals nicht mehr gewährleistet. Dies ist naturgemäß unerwünscht.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Pumpeinrichtung für Flüssigkeitszerstäubervorrichtungen vorzuschlagen, welche möglichst universell verwendbar ist. Darüber hinaus besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen möglichst universell verwendbaren Flüssigkeitszerstäuber sowie eine möglichst universell verwendbare Beduftungsvorrichtung vorzuschlagen. Weiterhin besteht die Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung vorzuschlagen.
• Es wird vorgeschlagen, eine Pumpeinrichtung für Flüssigkeitszerstäubervorrichtungen, gemäß Anspruch 1, welche zumindest eine Fluideingangsleitung, zumindest eine Pumpkammer und zumindest eine Fluidausgangsleitung aufweist, und bei der zwischen wenigstens einer Fluideingangsleitung und wenigstens einer Pumpkammer wenigstens ein Eingangsventil und zwischen wenigstens einer Pumpkammer und wenigstens einer Fluidausgangsleitung wenigstens ein Ausgangsventil angeordnet ist, derart auszubilden, dass zumindest eine Fluidabzweigungsleitung vorgesehen wird. Mit Hilfe der Fluidabzweigungsleitung ist es möglich, einen Teil der des gepumpten Fluids, bzw. des noch zu pumpenden Fluids abzuzweigen, anstatt das entsprechende Fluid zur Fluidausgangsleitung und in Folge zu einem "Verbraucher" zu befördern. Das abgezweigte Fluid kann beispielsweise für andere Zwecke genutzt werden oder insbesondere in einen Ansaugbereich zurückgeführt werden, wo es erneut der Pumpeeinrichtung zur Verfügung stehen kann. Somit wird nur ein Teil des Fluids "effektiv", also am eigentlichen "Verbraucher" ausgegeben. Damit wiederum kahn die ausgetragene Fluidmenge auf besonders einfache Weise reduziert werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, Pumpeinrichtungen mit einem im Wesentlichen "klassischen" Aufbau weiter verwenden zu können. Durch die vorgeschlagene Modifikation können diese jedoch unter Umständen bedeutend kleinere Flüssigkeitsmengen "pumpen" bzw. austragen. Da die vorgeschlagene Modifikation sehr kostengünstig ausgeführt werden kann, kann dadurch eine sehr kostengünstige Pumpeinrichtung realisiert werden, die jedoch auch sehr kleine bis kleinste Flüssigkeitsmengen austragen kann. Das Verhältnis von effektiv ausgetragenem Fluid und abgezweigten Fluid kann durch geeignete Maßnahmen sicher gestellt werden, wie insbesondere durch eine entsprechende Dimensionierung des Fluidwiderstands des "Verbrauchers" sowie des Fluidwiderstands der Fluidabzweigungsleitung. Beispielsweise ist es möglich, die Länge bzw. den Durchmesser der Fluidabzweigungsleitung geeignet zu dimensionieren. Unter einem Fluid sind insbesondere Flüssigkeiten, Gase, Flüssigkeits-Gas-Gemische sowie überkritische Fluide zu verstehen. Gegebenenfalls können die Fluide auch bis zu einem gewissen Teil Feststoffe in Form von Schwebstoffen enthalten (z. B. Rauch, Suspensionen).
• Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass wenigstens ein Ventil, insbesondere ein Eingangsventil und/oder ein Ausgangsventil der Pumpeinrichtung als selbstverschließendes Ventil ausgeführt ist, insbesondere als kraftbeaufschlagte Ventile ausgeführt ist. Mit einer derartigen selbstverschließenden Ausführung ist es möglich, die Pumpeinrichtung weitestgehend lageunabhängig ausführen zu können, Beispielsweise kann es vermieden werden, dass Kugelventile bei einer "Überkopflage" der Pumpeinrichtung aus ihrer Verschlussstellung herausfallen können, und dadurch keinen Fluidverschluss mehr bewirken können. Die selbstverschließende Funktion kann auf einfachem Wege durch eine Beaufschlagung des Verschlusskörpers des Ventils mit einer Kraft realisiert werden, die insbesondere durch vom Verschlusskörper unabhängige Einrichtungen bewirkt bzw. vermittelt wird. Die Kraftbeaufschlagung kann dabei so gewählt werden, dass diese geringfügig größer ist als eine auf den Verschlusskörper einwirkende Gravitationskraft und/oder Beschleunigungskraft (z. B. durch Stöße, Fliehkräfte, Verzögerungskräfte usw. hervorgerufen).
• Es kann sich als sinnvoll erweisen, wenn zumindest ein selbstverschließendes Ventil federbelastet und/oder magnetisch ausgeführt ist. Eine Kraftbeaufschlagung des Verschlusskörpers des selbstverschließenden Ventils kann beispielsweise mit Hilfe einer Feder (insbesondere mit Hilfe einer Spiralfeder) besonders einfach und kostengünstig, aber dennoch sehr zuverlässig realisiert werden. Auch ist es möglich, das selbstverschließende Ventil mit Hilfe magnetischer Kräfte zu verschließen. Beispielsweise ist es möglich, dass der Ventilverschlusskörper als Permanentmagnet ausgeführt ist und die vom Permanentmagneten erzeugten Magnetfelder mit sonstigen Baugruppen des Ventils, welche insbesondere aus einem ferromagnetischen Material gefertigt sein können, wechselwirken. Selbstverständlich ist es auch umgekehrt möglich, dass der Permanentmagnet im Zusammenhang mit sonstigen Baugruppen des selbstverschließenden Ventils ausgeführt wird, und die von diesem erzeugten Magnetfelder mit dem Ventilverschlusskörper, der beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist, wechselwirken. Besonders vorteilhaft bei einer Ausführung mit magnetischen Kräften kann es sein, dass der Fluidkanal im Wesentlichen von fluidströmungsbehindernden Einbauten frei gehalten werden kann.
• Vorteilhaft ist es, dass wenigstens eine Fluidabzweigungsleitung mit wenigstens einer Fluidausgangsleitung und/oder wenigstens einer Pumpkammer fluidisch in Verbindung steht. Versuche haben ergeben, dass sich eine derartige Anordnung besonders günstig realisieren lassen kann, ohne dass dabei die Funktionsfähigkeit der Pumpeinrichtung leiden muss. Besonders vorteilhaft ist es im Übrigen, wenn die Fluidabzweigungsleitung mit wenigstens einer Fluidausgangsleitung fluidisch in Verbindung steht. Hier ist es möglich, die Fluidabzweigungsleitung in Form einer einfachen Öffnung (beispielsweise mittels einer Bohrung, einem Orifice-Element usw.) auszuführen.
• Möglich ist es auch, dass wenigstens eine Fluidabzweigungsleitung mit wenigstens einem Abzweigventil versehen ist. Eine derartige Ausbildung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Fluidabzweigungsleitung mit wenigstens einer Pumpkammer fluidisch in Verbindung steht. Hier haben Versuche ergeben, dass das Vorsehen eines Abzweigventils Probleme mit dem Ansaugvorgang (Befüllen der Pumpkammer) besonders effektiv verhindern kann. Dadurch kann eine Fünktionsbeeinträchtigung der Pumpeinrichtung auf einfache Weise besonders effektiv verhindert werden. Es ist jedoch ebenso möglich auch dann Abzweigventile vorzusehen, wenn die Fluidabzweigungsleitung mit anderen Elementen, wie beispielsweise mit einer Fluidausgangsleitung in Verbindung steht. Hier ist es beispielsweise möglich, einen Fluidrückschlag, der das Pumpverhalten der Pumpeinrichtung negativ beeinflussen könnte, wirksam zu unterbinden.
• Möglich ist es darüber hinaus, dass zumindest ein Ventil, insbesondere zumindest ein Abzweigventil, als Materialverformungsventil ausgebildet ist, bei dem eine Fluidöffnung durch eine Materialverformung eines elastischen Materials freigegeben wird. Mit der vorgeschlagenen Ausführungsweise ist es insbesondere möglich, ein besonderes einfaches und kostengünstiges aber dennoch zuverlässiges Ventil zu realisieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass Pumpeinrichtungen oftmals als Einwesbauteil ausgeführt sind, und daher Probleme mit Materialermüdungserscheinungen eine in der Regel nur relativ unbedeutende Rolle spielen. Eine mögliche Bauausführung ergibt sich beispielsweise, wenn ein mit einem oder mehreren Öffnungen versehenes rohrartiges Element mit einem darüber geschobenen elastischen Schlauch versehen wird. Bei einer Druckbeaufschlagung des Rohrinneren dehnt sich der Schlauch aus und ermöglicht beim Überschreiten einer gewissen Druckdifferenz ein Austreten von Fluid aus dem Rohrinneren nach außen. In umgekehrter Richtung ist jedoch ein Fluiddurchtritt wirksam unterbunden.
• Eine sinnvolle Weiterbildungsmöglichkeit kann sich ergeben, wenn zumindest eine Fluidabzweigungsleitung mehrstufig ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass mehrere Öffnungen bzw. OrificeEinrichtungen hintereinander geschaltet sind. Zwischen den einzelnen Öffnungen kann jeweils eine Art Zwischenkammer vorgesehen werden. Möglich ist es darüber hinaus auch, dass die jeweilige geometrische Lage der Durchtrittsöffnungen zueinander versetzt ist (beispielsweise in axialer, radialer und/oder angularer Hinsicht). Mit einer derartigen Bauausführung ist es beispielsweise möglich, eine Fluidabzweigungsleitung zu realisieren, die einen relativ hohen Strömungswiderstand für hindurch tretendes Fluid aufweist, aber dennoch kompakt ausgeführt ist und einen relativ kleinen Bauraum aufweist.
• Vorteilhaft kann es darüber hinaus sein, wenn über die Fluidabzweigungsleitung ein definierter Anteil von gepumptem und/oder noch zu pumpenden Fluid abgezweigt wird. Dies kann beispielsweise durch entsprechendes Einstellen des Fluidwiderstands von "Verbraucher" und Fluidabzweigungsleitung erfolgen. Wenn beispielsweise die Fluidabzweigungsleitung als Öffnung ausgebildet ist, kann deren Fluidwiderstand über Länge und Durchmesser der Öffnung (gegebenenfalls auch über die Anzahl von parallel und/oder seriell angeordneten Öffnungen) angepasst werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Anteil des abgezweigten Fluids mehr als 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % oder 90 % beträgt und/oder der Anteil des abgezweigten Fluids weniger als 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % oder 90 % beträgt. Auf diese Weise kann eine für den jeweiligen Zweck optimierte Pumpeinrichtung ausgebildet werden.
• Es kann sich darüber hinaus als sinnvoll erweisen, wenn der Ausgang der Fluidabzweigungsleitung fluidisch mit der Fluideingangsleitung in Verbindung steht. Mit der vorgeschlagenen Bauausführung ist es möglich, dass der abgezweigte Anteil des gepumpten Fluids beispielsweise in den Vorratsbehälter, von dem die Fluideingangsleitung das Fluid entnimmt, zurückgeführt wird. Auf diese Weise geht kein Fluid mehr "verloren", so dass eine besonders sparsame Pumpeinrichtung realisiert werden kann, Darüber hinaus erfolgt bei der Pumpeinrichtung auch nicht unbedingt ein Fluidaustritt in unerwünschte Bereiche hinein.
• Eine besonders sinnvolle Weiterbildungsmöglichkeit ergibt sich, wenn die Fluideingangsleitung mit einer Flüssigkeitszetäuberdüse verbunden ist. Auf diese Weise kann ein besonders kostengünstiger, universell anwendbarer Flüssigkeitszerstäuber realisiert werden.
• Weiterhin wird ein Flüssigkeitszerstäuber, insbesondere ein Flüssigkeitszerstäuber für eine Beduftungsvorrichtung vorgeschlagen, der zumindest eine Pumpeinrichtung mit dem vorab beschriebenen Aufbau aufweist. Auf diese Weise kann ein köstengünstiger und universell einsetzbarer Flüssiskeitszerstäuber realisiert werden. Insbesondere kann der Flüssigkeitszerstäuber auch besonders kleine Flüssigkeitsmengen austragen. Dies ist insbesondere im Bereich von Beduftungsvorrichtungen interessant, da es hier aus Bauraumgründen erwünscht ist, besonders hochkonzentriertes Duftmittel verwenden zu können. Damit es jedoch zu keiner übermäßig starken Beduftung kommt, müssen die ausgetragenen Mengen an Duftmittel entsprechend klein gewählt werden.
• Darüber hinaus wird eine Beduftungsvorrichtung vorgeschlagen, welche zumindest eine Pumpeneinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau und/oder zumindest einen Flüssigkeitszerstäuber mit dem oben beschriebenen Aufbau aufweist. Die Beduftungsvorrichtung weist dann die bereits im Zusammenhang mit der Pumpeinrichtung bzw. dem Flüssigkeitszerstäuber beschriebenen Vorteile und Eigenschaften in analoger Weise auf. Bei der Beduftungsvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Beduftungseinrichtung für ein Fahrzeug, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise für ein kraftbetriebenes Landfahrzeug handeln. Bei dem Landfahrzeug kann es sich in beliebiger Weise um ein schienengebundenes und/oder nicht-schienengebundenes Fahrzeug handeln. Selbstverständlich ist auch ein Einsatz in einem Luftfahrzeug, einem Wasserfahrzeug und/oder in einem Gebäude denkbar.
• Eine sinnvolle Ausführungsform ergibt sich, wenn die Beduftungsvorrichtung zumindest eine Aktuatorvorrichtung zur Betätigung wenigstens einer Pumpeneinrichtung und/oder zumindest eines Flüssigkeitszerstäubers aufweist Auf diese Weise kann die Beduftung automatisiert erfolgen. Insbesondere ist es möglich, die Duftstofffe intervallartig freizusetzen, um damit Gewöhnungseffekte an den freigesetzten Duftstoff zu verhindern. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Fahrzeuginsassen die Beduftung über einen im Wesentlichen unbegrenzt langen Zeitraum hinweg wahrnehmen können.
• Schließlich wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung vorgeschlagen, bei dem ein Anteil des gepumpten Fluids und/oder des noch zu pumpenden Fluids abgezweigt wird und insbesondere in den Ansaugbereich der Pumpeinrichtung zurückgeführt wird. Das Verfahren kann im Sinne der bereits beschriebenen Weiterbildungsmöglichkeinen fortentwickelt werden. Das vorgeschlagene Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der Pumpeinrichtung, dem Flussigkeitszerstäuber sowie der Beduftungsvorrichtung beschriebenen Eigenschaften und Vorteile in analoger Weise auf.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1:

Einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Ausfuhrungsbei spiel eines Pumpzerstäubers mit Bypassbohrung;

Fig. 2:

einen vergrößerten Detailausschnitt eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Pumpzerstäubers;

Fig. 3.

einen schematischen Detailausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Pumpzerstäubers mit Bypassbohrung;

Fig. 4:

einen schematischen Detailausschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiels eines Pumpzerstäubers mit Bypassbohrung;

Fig. 5:

einen schematischen Detailausschnitt durch einen Pumpzerstäüber mit magnetisch kraftbeaufschlagtem Ventil.

• In Fig. 1 ist in schematischer Querschnittsansicht ein Pumpzerstäuber 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt; Der Pumpzerstäuber 1 weist einen Eingangskanal 6 auf, der über ein Eingangsventil 2 mit einer Pumpkammer 3 fluidisch verbunden ist. Über ein Ausgangsventil 4 kann die Pumpkammer 3 Fluid in Richtung des Ausgangskanals 7 abgeben. Der Ausgangskanal 7 gibt das Fluid in Richtung einer Zerstäubungsdüse 9 aus. Ein Teil des Ausgangskanals 7 sowie die Zerstäubungsdüse 9 sind in einem Sprühkopf 8 angeordnet. Die Pumpe 5 des Pumpzerstäubers 1 wird durch Niederdrücken bzw. Loslassen des Sprühkopfs 8 bestätigt.
• Das Eingangsventil 2 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Ventilkugel 10 ausgebildet, die in ihrer Verschlussstellung in einem Ventilsitz 11 ruht. Das Ausgangsventil 4 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Dichtungselement 12 ausgebildet, welches axial verschiebbar in einem äußeren Hüllrohr 13 gelagert ist und mit einem Dichtteller 14 zusammen arbeitet. Die untere Kante des Dichtuhgselements 12 bildet zusammen mit dem Dichtteller 14 das Auslassventil 4. Der Dichtteller 14 ist einstückig an einem Stift 15 angeordnet, welcher beweglich mit einem Spiel im unteren Bereich des Auslasskanals 7 angeordnet ist. Das Spiel zwischen Stift 15 und Auslasskanal 7 ist dabei so groß, dass durch den Zwischenraum zwischen Kanalwand 16 und Stift 15 Fluid hindurch treten kann. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Pumpzerstäubers 1 ist das Auslassventil 4 geschlossen, da das Dichtungselement 12 durch eine erste Spiralfeder 17 in Richtung des Dichttellers 14 gedrückt wird. In analoger Welse wird der Dichtteller 14 über eine zweite Spiralfeder 18 in Richtung des Dichtelements 12 gedrückt. Dichtungselement 12 und Dichtteller 14 werden somit fluiddicht zusammen gedrückt.
• Wird der Pumpzertäuber 1 betätigt, indem der Sprühkopf 8 nach unten gedrückt wird, so verkleinert sich das Volumen der Pumpkammer 3 der Pumpe 5, und das in der Pumpkammer 3 enthaltene Fluid wird unter Druck gesetzt. Gleichzeitig wird die Ventilkugel 10 in ihren Ventilsitz 11 gedrückt, so dass das Eingangsventil 2 fluiddicht verschlossen ist.
• Nach einem gewissen Betätigungsweg des Sprühkopfes 8 berührt der untere Bereich des Dichtungselements 12 einen Anschlagsteg 19, der im äußeren Hüllrohr 13 ausgebildet ist. Wird der Sprühkopf 3 weiter nach unten gedrückt, so wird das Dichtungselement 12 mit Hilfe des Anschtagstegs 19 vom Dichtteller 14 abgehoben. Das Ausgangsventil 4 öffnet sich, und eine bestimmte Fluidmenge wird in den Auslasskanal 7 freigegeben.
• Ein erster Teil der in den Auslasskanal 7 freigegebenen Fluidmenge tritt über die Zerstäubungsdüse 9 in Form eines Fluidnebels aus dem Sprühkopf 8 aus.
• Ein zweiter Teil der von der Pumpe 5 gepumpten Fluidmenge wird jedoch in den Vorratsbereich für das zu pumpende Fluid zurück geführt. Dieser zweite Fluidanteil wird dementsprechend nicht in Form eines Fluldnebels vom Sprühköpf 8 ausgegeben. Dieser Anteil mindert dementsprechend die pro Bestätigung des Sprühkopfes 8 frei gegebene Fluidmenge. Die Pumpleistung der Pumpe 5 kann dadurch auf einfache Weise verringert werden.
• Die Rückführung des zweiten Teils der von der Pumpe 5 gepumpten Fluidmenge erfolgt über eine Bypassöffnung 20, einen Ringraum 22 sowie eine Auslassöffnung 21. Die Bypassöffnung 20 ist in der Kanalwand 16 des Auslasskanals 7 vorgesehen. Der Ringraum 22 wird durch die Kanalwand 16 und das äußere Hüllrohr 13 gebildet. Der Ringraum 22 "entwässert" die über die Beipassöffnung 20 zugeführte Fluidmenge über die Auslassöffnung 21. Die Auslassöffnung 21 führt den zurück geführten Anteil des von der Pumpe 5 gepumpten Fluids in den Fluidvorratsbehälter 23 zurück, aus dem die Pumpe 5 über ihren Eingangskanal 6 das zu pumpende Fluid bezieht. Die Anordnung von Bypassöffnung 20. Ringraum 22 und Auslassöffnung 21 ist in Fig. 2 in vergrößerter Ansicht dargestellt, Zur Verdeutlichung der Anord-nung ist aus Übersichtlichkeitsgründen die erste Spiralfeder 17 nicht eingezeichnet.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Ausbringungsmenge der Pumpe (5) 50 Mikroliter. Dies entspricht einer für Pumpzerstäuber 1 üblichen Flüssigkeitsausbringungsmenge. Die Menge der über den Sprühkopf 8 ausgegebenen Flüssigkeitsmenge wird durch die beiden Öffnungen 20, 21 (Bypassöffnung 20, Auslassöffnung 21) auf 5 - 8 Mikroliter reduziert. Dazu weisen die Bypassöffnung 20 und die Auslassöffnung: 21 einen Durchmesser von jeweils etwa 0,3 mm auf.
• Wird anschließend der Sprühkopf 8 wieder losgelassen, so wird der Sprühkopf 8 mit Hilfe der Spiralfedern 17, 18 wieder nach oben in die Ausgangsstellung gebracht. Während seiner Rückstellbewegung nimmt das Volumen der Pumpkammer 3 der Pumpe 5 zu. Die Volumenzunahme der Pumpkammer 3 bewirkt, dass in der Pumpkammer 3 ein Unterdruck entsteht Dadurch wird die Ventilkugel 10 vom Ventilsitz 11 abgehoben. Das Eingangsyentil 2 öffnet. Dies wiederum hat zur Folge, dass über den Eingangskanal 6 Fluid in die Pumpkammer 3 der Pumpe 5 eingesaugt wird.
• in Fig. 3 ist eine Modifikation des in Fig. 1 und 2 dargestellten Pumpzerstäubers 1 dargestellt. Beim vorliegend dargestellten Pumpzerstäuber 24 ist die Auslassöffnung 21 in axialer Richtung des Pumpzerstaübers 24 gesehen weiter unten angeordnet. Die Auslassöffnung 21 befindet sich dadurch in einem Bereich, in dem sie im Ruhezustand (unbetätigter Zustand) des Pumpzerstäubers 24 von einem Bereich des Dichtungselements 12 abgedeckt wird. Dadurch ist es möglich, einen flüiddichten, flüssigkeitsdichten und/oder gasdichten Verschluß des Fluidbehälters 23 von der Außenwelt zu erzielen, wenn der Pumpzerstäuber 24 nicht betätigt wird. Dies insbesondere aus hygienischer Sicht zu begrüßen. Darüber hinaus kann kein Fluid aus dem Fluidbehälter 23 austreten, wenn der Pumpzerstäuber 24 beispielsweise geneigt (gekippt) wird.
• In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Pumpzerstäuber 25 dargestellt, der nochmals gegenüber der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform 1 bzw, gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform 24 abgewandelt ist. Im vorllegend dargestellten Ausführungsbeispiel des Pumpzerstäubers 25 ist lediglich eine einzige Austrittsöffnung 26 für das von der Pumpe 5 gepumpte bzw. noch zu pumpende Fluid vorgesehen. Die Auslassöffnung 26 ist in einem Bereich des äußeren Hüllrohrs 13 vorgesehen, der die Pumpkammer 3 der Pumpe 5 definiert. Zusätzlich ist im Bereich der Auslassöffnung 26 auf die Außenseite des äußeren Hüllrohrs 13 ein Schlauchstück 27 aufgesteckt. Das Schlauchstück 27 besteht aus einem elastischen Material. Wird das Volumen der Pumpkammer 3 der Pumpe 5 verkleinert und dadurch das in der Pumpkammer 3 befindliche Fluid unter Druck gesetzt, so bewirkt der Fluiddruck ein leichtes Abheben des Schlauchstücks 27 vom äußeren Hüllrohr 13. Dadurch kann Fluid aus der Pumpkammer 3 austreten, und in den Fluidbehälter 23 zurückfließen, wo sie für weitere Pumpvorgänge zur Verfügung steht. Parallel zum Fluiddurchtritt durch die Austrittsöffnung 26 kommt es selbstverständlich nach wie vor zu einem Fluidaustritt in den Auslasskanal 7 hinein, der das Fluid zur Zerstäubungsdüse 9 transportiert, wo es schließlich als Fluidnebel austritt. Der über die Austrittsöffnung 26 abfließende Fluidanteil vermindert dabei die über den Sprühkopf 8 austretende Fluidmenge. Dadurch kann die Pumpe 5 deutlich kleinere Fluidmengen "effektiv" pumpen als es bei herkömmlichen Pümpzerstäubern der Fall ist.
• Wenn nach Beendigung des Pumpvorgangs der Sprühkopf 8 wieder losgelassen wird, so vergrößert sich das Volumen der Pumpkammer 3 der Pumpe 5. Nun tritt Fluid über das Eingangsventil 4 in die Pumpkammer 3 ein. Während dieser Rückstellphase liegt das Schlauchstück 27 dichtend auf der Austrittsöffnung 26 auf. Dadurch kann keine Flüssigkeit bzw, kein Gas über die Austrittsöffnung 26 die Pumpkammer 3 strömen. Es ist darauf hinzuweisen, dass bei relativ niedrigen Flussigkeitspegeln im Fluidbehälter 23 (in Fig. 4 nicht dargestellt) ansonsten Gas (z.B. Luft) in die Pumpkämmer 3 angesaugt würde, was zur Folge hätte, das der Pumpzerstäuber 25 nur noch in stärk eingeschränktem Maße - falls überhaupt - funktionstüchtig wäre.
• Bei dem in Fig. 4 dargestellten Pumpzerstäuber 25 kann der Anteil der über die Austrittsöffnung 26 ausgegebenen Fluidmenge nicht nur durch die Dimensionierung der Austrittsöffnung (Durchmesser, Länge, Anzahl), sondern auch durch die Materialeigenschaften des Schlauchstücks 27 bestimmt werden. Je elastischer das Schlauchstück 27 ausgeführt ist, umso größer ist der Anteil der Fluidmenge, der über die Austrittsöffnung 26 entweicht. Auch die Große des Schlauchstücks 27 (und damit die Länge des Fluidkanals im Bereich des Schlauchstücks 27) hat einen Einfluß auf den Anteil des über die Ausgabeöffnung 26 entweichenden Fluids.
• In Fig. 5 ist eine weitere Modifikation eines Pumpzerstäubers dargestellt. Die in Fig. 5 dargestellte Modifikation kann zusätzlich oder alternativ zum Vorsehen einer Bypassöffnung 20, einer Auslassöffnung 21 bzw. einer Austrittsöffnung 26 realisiert werden.
• Beim in Fig. 5 dargestellten Ausführongsbeispiel eines Pümpzerstäubers 30 ist das Einlassventil 4 als magnetisch kraftbeaufschlagtes Ventil ausgebildet. Das Einlassventil 4 umfasst eine Ventilkugel 10, die mit einem dazu korrespondierenden Ventilsitz 11 zusammenwirkt. Die Kugel ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel 10 aus einem ferromagnetischen Material, wie beispielsweise aus Eisen, Nickel oder einer Eisenlegierung, wie insbesondere aus stahl, gefertig.
• Benachbart zur Ventilkugel 10 des Auslassventils 4 ist ein Ringmagnet 28 vorgesehen. Der Ringmagnet 28 ist im Bereich des Eingangskanals 6 außen auf das äußere Hüllrohr 13 aufgesetzt und dort beispielsweise mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt. Der Ringmagnet 28 ist als Permanentmagnet ausgebildet (wobei es durchaus denkbar ist, eine elektrische Spule vorzusehen). Die vom Ringmagneten 28 erzeugten magnetischen Feldlinien bewirken, dass die aus einem ferromagnetischen Wertstück gefertigte Ventilkugel 10 in den Ventilsitz 11 gezogen wird. Dadurch kann die Ventilkugel 11 bei einem Schrägstellen des Pumpzerstäubers 30 nicht mehr, bzw. nur erschwert aus ihrem Ventilsitz 11 herausrollen. Der Pumpzerstäuber 30 kann dadurch im Wesentlichen lageunabhängig verwendet werden.
• Damit die vom Pumpzerstäuber 30 zu zerstäubende Flüssigkeit auch bei einer Schrägstellung des Pumpzerstäubers 30 (der beispielsweise einem angeformten Flüssigkeitsbehälter 23 aufweist) Flüssigkeit in die Pumpkammer 3 der Pumpe 5 des Flässigkeitszerstäubers 30 angesaugt werden kann, ist in den Eingangskanal 6 ein Steigrohr 29 eingesteckt, Das Steigrohr 29 kann beispielsweise als flexibler Schlauch ausgebildet sein, an dessen unterem Ende ein Gewicht angeordnet ist. Die Ansaugöffnung des Steigrohrs 29 folgt dann gravitationsbedingt der Flüssigkeit, so dass die Flüssigkeit in einer Vielzahl von Stellung des Pumpzerstäubers 30 aus dem Flüssigkeitsbehälter 23 entnommen werden kann,

Claims (12)

1. Pumpeinrichtung (5) für Flüssigkeitszerstäubervorrichtungen (1, 24, 25, 30), aufweisend zumindest eine Fluideingangsleitung (6), zumindest eine Pumpkammer (3) und zumindest eine Fluidausgangsleitung (7), bei der zwischen wenigstens einer Fluideingangsleitung (6) und wenigstens einer Pumpkammer (3) wenigstens ein Eingangsventil (2) und zwischen wenigstens einer Pumpkammer (3) und wenigstens einer Fluidausgangsleitung (7) wenigstens ein Ausgangsventil (4) angeordnet ist, wobei das Ausgangsventil (4) mit einem Dichtungselement (12) ausgebildet ist, welches axial verschiebbar in einem äußeren Hüllrohr (13) gelagert ist und mit einem Dichtteller (14) zusammen arbeitet, wobei die untere Kante des Dichtungselements zusammen mit dem Dichtteller das Auslassventil bilden und das Dichtungselement durch eine erste Spiralfeder in Richtung des Dichttellers gedrückt wird und der Dichtteller über eine zweite Spiralfeder in Richtung des Dichtungselements gedrückt wird gekennzeichnet durch zumindest eine Fluidabzweigungsleitung (20, 21, 26), wobei die Fluidabzweigungsleitung (20, 21, 26) mit wenigstens einer Fluidausgangsleitung (7) und/oder wenigstens einer Pumpkammer (3) fluidisch in Verbindung steht und der Ausgang der Fluidabzweigungsleitung (20, 21, 26) fluidisch mit der Fluideingangsleitung (6) in Verbindung steht, wobei über die Fluidabzweigungsleitung (20, 21, 26) ein definierter Anteil von gepumptem und/oder noch zu pumpenden Fluid abgezweigt wird.
2. Pumpeinrichtung (5) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ventil (2, 4, 27, 28), insbesondere ein Eingangsventil (2) und/oder ein Ausgangsventil (4), als selbstverschließendes Ventil (2, 4, 27, 28, Fig. 5) ausgeführt ist, insbesondere kraftbeaufschlagt (17, 18, 27, 28) ausgeführt ist.
3. Pumpeinrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein selbstverschließendes Ventil (2, 4, 27, 28) federbelastet (17, 18) und/oder magnetisch (28) ausgeführt ist, insbesondere mittels eines Permanentmagneten (28) magnetisch ausgeführt ist.
4. Pumpeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fluidabzweigungsleitung (20, 21, 26) mit wenigstens einem Abzweigventil (27) versehen ist.
5. Pumpeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ventil (2, 4, 27, 28), insbesondere zumindest wenigstens ein Abzweigventil (27) als Materialverformungsventil (27) ausgebildet ist, bei dem eine Fluidöffnung (26) durch eine Materialverformung eines elastischen Materials (27) freigegeben wird.
6. Pumpeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fluidabzweigungsleitung (20, 21, 26) mehrstufig ausgebildet ist.
7. Pumpeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Anteil insbesondere mehr als 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% und/oder weniger als 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% beträgt.
8. Pumpeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidausgangsleitung (7) mit einer Flüssigkeitszerstäuberdüse (9) verbunden ist.
9. Flüssigkeitszerstäuber (1, 24, 25, 30), insbesondere Flüssigkeitszerstäuber (1, 24, 25, 30) für eine Beduftungsvorrichtung, welche zumindest eine Pumpeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
10. Beduftungsvorrichtung, insbesondere Beduftungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise für ein kraftbetriebenes Landfahrzeug aufweisend zumindest eine Pumpeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder zumindest einen Flüssigkeitszerstäuber (20, 21, 26) nach Anspruch 9.
11. Beduftungsvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zumindest eine Aktuatorvorrichtung zur Betätigung wenigstens einer Pumpeneinrichtung (5) und/oder zumindest eines Flüssigkeitszerstäubers (1, 24, 25, 30).
12. Verfahren zum Betreiben einer Pumpeneinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des gepumpten Fluids und/oder des noch zu pumpenden Fluids abgezweigt wird und insbesondere in den Ansaugbereich (6) der Pumpeneinrichtung (5) zurückgeführt wird.

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