WO2019011622A1 - Flüssigkeitsspender - Google Patents

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WO2019011622A1
WO2019011622A1 PCT/EP2018/066686 EP2018066686W WO2019011622A1 WO 2019011622 A1 WO2019011622 A1 WO 2019011622A1 EP 2018066686 W EP2018066686 W EP 2018066686W WO 2019011622 A1 WO2019011622 A1 WO 2019011622A1
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valve
liquid
pumping chamber
active member
discharge head
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PCT/EP2018/066686
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Inventor
Tobias Baumann
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Aptar Radolfzell Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a discharge head for a liquid dispenser for the discharge of pharmaceutical or cosmetic liquids according to the preamble of claim 1 and a liquid dispenser equipped therewith according to claim 14.
  • a generic discharge head has a base and a contrast depressible actuating handle, by means of which a pumping device can be actuated.
  • Such a discharge head usually has a number of valves, in particular at least one of the following valves.
  • a pressure-dependent opening outlet valve between the pumping chamber and the discharge opening serves the purpose of opening the reduction of the pumping chamber in the course of actuation by the liquid pressure of the liquid in the pumping chamber, so that the liquid can be discharged through a discharge port, but to close during the return stroke.
  • a pressure-dependent opening inlet valve between the liquid inlet and the pumping chamber opens in the course of the return stroke after actuation under the impression of the negative pressure in the pumping chamber to suck liquid for the next discharge process in the pumping chamber.
  • a pressure-dependent opening ventilation valve serves the purpose of opening a ventilation duct when, after a discharge in the liquid storage, a negative pressure has been established. When the discharge head is in the idle state, close the venting valve so that no dirt can enter.
  • valves should be closed during certain phases of operation and open in other phases.
  • the opening is controlled primarily by the applied fluid pressure and / or gas pressure. If a certain limit overpressure, which is due to the construction of the valve, exceeded, this leads to a deflection of a valve body, in particular a valve flap, so that liquid or air can flow through until the limit pressure is exceeded again and the respective valve closes again ,
  • the design of the valve often involves a conflict of goals. For example, it is desired that the limit overpressure for opening the exhaust valve be as small as possible, so that even a slight actuation of the actuating handle causes a continuous flow of liquid. At the same time, however, it is also desired that it be in one Rest ein the discharge head of a high limit overpressure required for opening, so that takes place in a situation of low ambient pressure, for example in the hold of an aircraft or in a working in a vacuum atmosphere filling device, no accidental opening of the exhaust valve.
  • vent valve closes the liquid storage very safe in the absence of a negative pressure in the liquid storage, but reliably opens in the course or after the operation, so that no negative pressure remains in the liquid storage.
  • the intake valve similar to the exhaust valve is significant that it closes securely in the idle state of the discharge head, so that a negative pressure situation in the environment can not cause opening. Nevertheless, should the presence of a negative pressure in the pumping chamber open the intake valve as soon as possible.
  • dispensers are known in which for the purpose of so-called “priming”, ie the first filling of the pumping chamber with liquid, a positive opening of the inlet valve takes place at the end of the stroke to the delivery state herein
  • a pin fixed to the actuating handle serves as a kind of catch, which runs towards a dome-like valve towards the end of the operating stroke and, as the movement continues, deforms it and thereby opens it.
  • WO 2006/031110 AI and WO 2010/106256 AI various dispensers are known in which the pumping chamber is formed by a hose-like, elastically deformable pumping chamber body, which also has an inlet valve flap or exhaust valve flap in one piece ,
  • these donors are each designed such that the valve flaps are decoupled from the deformation of the body otherwise.
  • the force applied to the valve flaps for the purpose of opening thus takes place solely under the impression of the gas or liquid pressures applied to both sides of the valve flaps.
  • the respective limit overpressure, which is required to open the respective valves thus does not depend on the degree of deformation of the respective pumping chamber body.
  • the object of the invention is to develop a generic discharge head to the effect that this advantageously reduces the stated conflict of objectives, which arise in view of the respective given excess pressures on the valve flaps.
  • a discharge head which, in accordance with generic discharge heads, has a base and an actuating handle depressible in an actuating direction relative to the base between an unactuated end position and an actuated end position.
  • the discharge head has a liquid inlet for connection to a liquid storage and a discharge opening for discharging liquid in an environment and has a pumping device with a pumping chamber arranged between the actuating handle and the base, by means of which liquid can be conveyed from the liquid storage to the discharge opening.
  • a generic discharge head has at least one of the following three valves.
  • a pressure-dependent opening outlet valve between the pumping chamber and the discharge opening opens when reducing the pumping chamber by the fluid pressure of the liquid in the pumping chamber.
  • a pressure-dependent opening inlet valve between the liquid inlet and the pumping chamber opens by increasing the pumping chamber by the negative pressure in the pumping chamber.
  • a pressure-dependent opening vent valve opens at low pressure in the liquid reservoir.
  • At least one of these valves has a variable limit overpressure, from which it opens, this variable limit overpressure depends on the relative position of the actuating handle to the base.
  • the discharge head has an active member, which rests against the actuating handle and on the base and is preferably fastened there, so that it deforms upon depression of the actuating handle.
  • This deformation of the active member made of an elastic material such as an elastomer acts on a valve flap of the exhaust valve, the inlet valve and / or the venting valve, which is attached to the active member, this effect is in a force or moment applying, by the force, with the respective Valve structurally kept closed at the same pressure on both sides of the valve, drops and thus the required limit overpressure also falls.
  • the design of the active element and / or the respective valve flap and the attachment of the valve flap to the active element are such that a reduction of the limit overpressure by at least 10% is achieved.
  • the exhaust valve In the case of the exhaust valve is achieved by the decreasing upon actuation limit overpressure to open the valve that the risk is reduced that occurs at slow actuation oscillating opening and closing of the exhaust valve, which makes a metered discharge difficult. Also, the limit pressure in the unactuated end position can be set higher, so that the risk decreases that the dispenser in a surrounding atmosphere low ambient pressure, such as an aircraft cargo space, expires.
  • the suction of liquid at the beginning of the return stroke is faster and the actuating handle returns faster to its unactuated end position and can be reused accordingly faster.
  • the limit overpressure in the unactuated end position can be selected to be larger, so that the likelihood that a surrounding negative pressure draws liquid out of the dispenser through the inlet and the outlet valve decreases.
  • the ventilation valve In the case of the ventilation valve is achieved that this reliably opens at about the same time as the opening of the inlet valve to directly ensure a pressure equalization in the liquid storage. In the unactuated end position, however, the vent valve is reliably closed, so that penetration of contaminants is prevented in the liquid storage with longer life of the dispenser.
  • a compressible knuckle is attached or fixed to the base and actuating handle at opposite ends so that it is upsettingly deformed upon actuation.
  • the respective valve flap is mounted on the active member, preferably by one-piece design, that this deformation of the active member also causes a force or torque coupling in the valve flap, this force or this moment is directed in the direction in which the valve flap for the purpose the opening of the respective relocated at the valve.
  • the force with which the valve flap is pressed against its associated mating surface and the limit required to open the valve decreases.
  • the mentioned decrease of the limit overpressure by at least 10% is aimed at. It is advantageous, however, if the limit pressure decreases even more, in particular by at least 30% or even by at least 40%.
  • the limit overpressure of the exhaust valve in the unactuated end position can be, for example, over 800 mbar and less than 700 mbar in the actuated end position.
  • the limit pressure in the unactuated end position for example, be over 100 mbar and in the actuated end position less than 90 mbar.
  • the limit pressure in the unactuated end position for example, be over 200 mbar and less than 180 mbar in the actuated end position.
  • the actuator Since the actuator is attached to the base as well as the actuating handle, its deformation begins almost immediately with the beginning of the displacement of the actuating handle. Since this deformation leads to the lowering of the limit overpressure, this too preferably sinks directly at the beginning of the actuation. It is regarded as advantageous if, due to the displacement of the actuating handle in a middle position between the unactuated end position and the actuated end position, at least 5% reduction of the limit overpressure has already been achieved, in particular preferably at least 15% or even at least 20%.
  • the exhaust valve and the intake valve it is advantageous if there is a relevant reduction of the limit over the majority of the way between the end positions, as this uninterrupted opening of the exhaust valve or due to the easy opening of the intake valve, the rapid return of the actuating handle allowed in the unactuated end position.
  • the easier opening over a large part of the way between the end positions is advantageous because the pressure equalization is required in the phase in which the suction of liquid from the liquid storage takes place in the pumping chamber.
  • the vent valve should therefore be reliably opened over the vast majority of the return stroke and close reliably towards the end.
  • the limit overpressure at the valves different valve type decreases by the application of the respective valve flap during the transfer from the unactuated end position in the actuated end position preferably less than 100%. Therefore, even in the actuated end position, an overpressure is preferably required to open the respective valve.
  • the outlet valve this is advantageous because otherwise the suction occurring during the return stroke under the impression of a negative pressure in the pumping chamber would be disturbed and the danger would arise that air will flow through the discharge opening during the return stroke into the pumping chamber.
  • the inlet valve and the vent valve although it is also considered desirable that they are not opened solely due to the deformation of the actuator in the actuated end position. However, such end-position-dependent opening of the respective valve is less harmful here and may even be advantageous for the aspiration of liquid into the pump chamber or of air into the liquid reservoir in individual cases.
  • the actuator is by definition applied to the base and the actuating handle and in particular fixed, which is to be understood that it is forcibly deformed upon approach of the actuating handle to the base.
  • the operative member is fixed by a clamping connection or the like to the base and the actuating handle.
  • both the attachment of the valve flaps to a common actuator and the attachment to different actuators can be provided.
  • the active member for acting on a valve flap can serve as a dedicated active member alone the admission of one or more valve flaps and be formed separately from the pumping means otherwise.
  • the pumping means may comprise a pumping chamber wall surrounding the pumping chamber formed by a deformable tubular pumping chamber member fixed to the base with an open entry side and secured to the actuating handle with an open exit side.
  • the active member is preferably integrally connected to the pumping chamber component in such a configuration, wherein in particular preferably the active member is formed by the pumping chamber wall or a part thereof.
  • the effect of the deformation of the active member on the valve flap can be realized in various ways.
  • An advantage is a design in which the active member has a multiple oppositely bent or kinked shape, which is in actuation of the actuating handle in the manner of a Accordion shortened.
  • the active member is formed by the pumping chamber, this can be realized in such a way that the pumping chamber wall is configured at least in sections in the form of a bellows with a shape that is bent or folded in several opposite directions.
  • a partial section of the active member in particular a first or last section of such an accordion-like active member may, in a preferred embodiment already be angled in the un actuated end position of the actuating handle aligned to the direction of actuation.
  • the section is arranged on the active member so that it is pivoted upon actuation of the actuating handle by a kind of pivoting movement in a more angled orientation relative to the actuation direction.
  • the valve flap may be arranged so that it is effected on depressing the actuating handle acting in an open position moment.
  • the active member preferably has at least one end of a mounting portion, in particular a circumferential mounting portion which is attached to the actuating handle or on the base, in particular by a pinching or clamped connection.
  • a mounting portion in particular a circumferential mounting portion which is attached to the actuating handle or on the base, in particular by a pinching or clamped connection.
  • an easily deformable Kippsteg be formed, in particular a circumferential collar-like tilting ridge, which preferably extends approximately in the plane whose normal vector coincides with the actuation direction.
  • a deformable part of the actuator and in the opposite direction, the valve flap At the end remote from the mounting portion of the tilting ridge extends in or against the direction of actuation, a deformable part of the actuator and in the opposite direction, the valve flap, so that upon actuation of the actuating handle coupled by the actuation of the actuator torque coupled into the valve flap in the direction of its open position becomes.
  • the tilting bar acts as a decoupling means, which has a coupled translational and / or rotational mobility of the valve flap with the end of the deformable in itself Part of the active member allows and thus allows the coupling of a relief torque in the valve flap.
  • a hereby related type of loading a valve flap with a moment and / or a force provides that the active member has a mounting portion of the type mentioned for connection to the base and / or to the actuating handle, in particular turn a circumferential mounting portion.
  • This attachment portion merges into a deformable slide bridge, in particular a circumferential slide bridge, at whose end opposite the attachment section and offset to the valve flap by the depression of a thrust is coupled.
  • offset to the attachment portion towards the valve flap is formed, so that upon actuation of the actuating handle, the offset attacking thrust force on a outside of the valve flap causes a tensile force that couples a tilting moment in the relief direction in the valve flap.
  • the invention further relates to a liquid dispenser for the discharge of pharmaceutical or cosmetic liquids with a liquid storage and a discharge head of the type described.
  • the liquid dispenser is particularly suitable with pharmaceutical or cosmetic liquids.
  • a donor is well suited for transport, since usually no leakage is to be feared.
  • the liquid reservoir of the dispenser is preferably filled with lotions or gels, lotions with solids or soap or shampoo.
  • an outlet valve of the type according to the invention has proven itself, since it also closes well when a solid granules in the region of the sealing surface.
  • Fig. 1 shows a liquid dispenser according to the invention in an overall view.
  • Fig. 2 shows the discharge head of the liquid dispenser of Fig. 1 in a sectional view.
  • FIGS. 3A to 3C show the discharge head according to FIG. 2 in an unactuated end position, a middle position and in an actuated end position.
  • the liquid dispenser 100 has a liquid reservoir 110 in a bottle-like shape, at the upper end of which an outlet nozzle is arranged.
  • the liquid reservoir 110 is screwed into a discharge head 10, which in turn has a base 20, on which an actuating handle 40 designed as a pusher is slidably mounted in an actuating direction 2 for the purpose of discharging liquid through a discharge opening 44.
  • the discharge head 10 has a pump device 60, not shown in FIG. 1, with which liquid can be conveyed from the liquid storage 110 to a discharge opening 44.
  • Fig. 2 shows the discharge head 10 in an enlarged and sectional view.
  • the discharge head is constructed for the purpose of low-cost design of only a few components, namely in the core only from the base 20 forming component, the actuating handle 40 forming a component and a pumping chamber 66, which simultaneously limits a pumping chamber 64 on the outside and the valve flaps 72, 82nd 92 forms three valves 70, 80, 90, namely an inlet valve 80 between the liquid storage 110 and the pumping chamber 64, an outlet valve 70 between the pumping chamber 64 and an environment and a venting valve 90 between the environment and the liquid storage 110.
  • the liquid dispenser 100 can still a riser 102, a seal 104 in the form of a sealing ring between the discharge head 10 and liquid reservoir 110 and a cap, not shown in the figures on point.
  • the total donor can thus be made up of only 4 to 7 parts, which greatly simplifies manufacturing and assembly.
  • the base 20 of the discharge head shown in FIG. 2 has a coupling device 24 in the manner of an internal thread, via an end face 25 provided with ventilation apertures 26 and via an outer sleeve 27, in which the actuating handle 40 is limitedly displaceably guided.
  • the end face 25 is pierced by a liquid inlet 22 with an inlet sleeve 23 which has an opening 28 on its end for discharging liquid into the pumping chamber 64 and serves to clamp the pump chamber component 66.
  • the inlet valve 80 and its peripheral valve flap 82 are provided, wherein an end-side annular surface at the end of the inlet sleeve 23 forms a valve face 84 of the inlet valve.
  • a ring structure is further provided, the inside of which forms a valve face 94 of the ventilation valve 90.
  • the actuating handle 40 of the discharge head shown in FIG. 2 is displaceably guided on the base 20 by means of a jacket 45. At the upper end of the jacket 45, the discharge opening 44 is arranged. An end face of the actuating handle 40 forms the actuating surface 42.
  • an annular holding structure 46 for clamping the pump chamber component 66. Within the support structure 46, a further annular web is provided, whose outer side forms a valve surface 74 of the exhaust valve 70.
  • valve flaps 72, 82 are at the same pressure on both sides inwardly vorgesplannt to the respective valve surface 74, 84 at.
  • a third valve flap 92 of the ventilation valve 90 is biased outwards on the valve surface 94 at the same pressure on both sides. All three valve flaps 72, 82, 92 are configured circumferentially and therefore have a conical-section-shaped or cylindrical shape.
  • a circumferential mounting portion 54 is provided, by means of which the pumping chamber component 66 is clamped in the support structure 46, whereby a dense coupling to the pumping chamber to the discharge port 44 is created.
  • a thin tilting ridge 56 extends radially inwardly, wherein in the present embodiment, a notch 56A is provided so that the tilting ridge unfolds the decoupling effect further explained below.
  • the valve flap 72 closes, while in the opposite direction the bellows-like pumping chamber wall 62 extends in the direction of the base 20.
  • the lower end of the pump chamber component 66 forms a circumferential attachment portion 55 which is clamped onto the inlet sleeve 23.
  • the valve flap 82 is formed.
  • a tilting and pushing ridge 57,58 adjoins the fastening section 55, which in turn is made comparatively thin by means of a peripheral notch 57A.
  • the lower end of the bellows-like pumping chamber wall 62 adjoins it in the direction of the actuating handle 40.
  • the valve flap 92 of the ventilation valve 90 connects.
  • the design of the pumping chamber component 66 with said elements and in particular the valve flaps 72, 82, 92 serves the purpose of influencing the force with which the ends of the valve flaps 72, 82, 92 due to their connection to other parts of the pumping chamber component 66 against the valve surfaces 74, 84, 94 are pressed.
  • the pump chamber component 66 and in particular its bellows-like pump chamber wall 62 form an active element 50 for controlling this respective force.
  • the tilting and pushing ridge 58 further causes the partial section 53 and the valve flap 92 to be displaced slightly relative to the fastening section 54 in the direction of the arrow 7. This results in a tensile force in the pump chamber 64 facing side of the valve flaps 82 of the inlet valve 80, whereby in this a moment is coupled, which acts in the direction of arrow 8 and also reduces the contact force on the valve surface 84 on this valve flap.
  • the state achieved in FIG. 3B represents an intermediate position of the actuating handle 40.
  • the respectively reduced contact force of the valve flaps 72, 82, 92 on the valve surfaces 74, 84, 94 in this state causes the limit overpressure on each of the valves to be reduced Opening the valve is needed.
  • the limit pressure at the outlet valve 70 is already reduced by about 30%.
  • the limit overpressure is reduced by about 20%.
  • the limit pressure is reduced by about 50%.
  • the deformations are respectively reinforced, so that the contact pressure of the valve flaps 72, 82, 94 on the valve surfaces 74, 84, 94 further decreases.
  • the limit overpressure at the outlet valve 70 and at the inlet valve 80 is reduced to approximately 50% or approximately 30% of the original limit overpressure in the unactuated end position.
  • the limit overpressure has dropped to 0 bar, so that the valve flap 92 has detached from the valve surface 94 and the vent valve 90 is thus open.
  • the pumping chamber wall 62 causes a restoring force, by means of which the actuating handle 40 is pressed back into the state of FIG. 3A via the state of FIG. 3B.
  • the behavior is as follows. Starting from the state of FIG. 3A, the actuation of the actuation handle is against maximum initial resistance since the valve 72 of the exhaust valve 70 is pressed against the valve surface 74 with maximum force in this state , After overcoming the starting resistance thus caused, the valve flap 72 is opened with incipient movement by the overpressure in the pumping chamber 64, and the incipient deformation of the pumping chamber wall 62 and thus of the actuating element 50 reduces the pressure required to keep the outlet valve 70 open. Even if the operation slows down, the exhaust valve 70 thus remains open. It only closes at a standstill, regardless of the partial lift that has taken place until then. In the meantime, the inlet valve 80 and the venting valve 90 have already been used due to the shape of the pumping chamber component 66. concluded, wherein the inlet valve is additionally pressed by the pressure in the pumping chamber 64 in the closed position.
  • the exhaust valve closes despite the reduced limit overpressure, since the pressure in the pumping chamber 64 from the environment to 0 bar falls.
  • the vent valve 90 has already opened while the valve flap 82 of the inlet valve 80 still abuts the valve surface 84 and is pressed against it, so that the inlet valve is still closed.
  • the inlet valve opens immediately, since the restoring force is maximum at this moment and since the limit overpressure for opening the inlet valve is minimal. It therefore begins immediately refilling the pumping chamber 64.
  • the previously open vent valve 90 allows unimpeded inflow of compensation air through the vent openings 26 in the liquid storage and remains reliably open during the predominant chairhubweges. A very quick return of the actuating handle 40 with complete refilling of the pumping chamber 64 is the result. After the unactuated end position of FIG. 3A has been reached again, the next actuating stroke can immediately follow.

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  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Containers And Packaging Bodies Having A Special Means To Remove Contents (AREA)

Abstract

Bekannt sind Austragköpfe (10) für Flüssigkeitsspender (100) zum Austrag von pharmazeutischen oder kosmetischen Flüssigkeiten. Solche Austragköpfe (10) verfügen über eine Basis (20) und eine gegenüber der Basis (20) niederdrückbare Betätigungshandhabe (40), wobei ein Flüssigkeitseinlass (22) zur Verbindung mit einem Flüssigkeitsspeicher und eine Austragöffnung (44) zur Abgabe von Flüssigkeit vorgesehen sind. Weiterhin verfügt ein solcher Austragkopf über eine Pumpeinrichtung (60) mit einer Pumpkammer (64), mittels derer Flüssigkeit vom Flüssigkeitsspeicher zur Austragöffnung (44) gefördert werden kann. Zur Steuerung derauszutragenden Flüssigkeit und/oder nachströmender Luft weist ein solcher Austragkopf (10) ein druckabhängig öffnendes Auslassventil (70), ein druckabhängig öffnendes Einlassventil (80) und/oderein druckabhängig öffnendes Belüftungsventil (90) auf. Es wird vorgeschlagen, dass ein solches Ventil (70, 80, 90) eine Ventilklappe (72, 82, 92) aufweist, welche einen Ventilkanal in einer Schließstellung verschließt und welche durch einen einen Grenzüberdruck überschreitenden Überdruck in eine Öffnungslage überführbar ist, wobei der Austragkopf (10) ein Wirkglied (50) aufweist, welches an der Betätigungshandhabe (40) und an der Basis (20) anliegt, so dass es sich beim Niederdrücken der Betätigungshandhabe (40) verformt. Dabei ist die Ventilklappe (72, 82, 92) derart ausgestaltet und am Wirkglied (50) angebracht, dass sie durch die Verformung des Wirkgliedes (50) derart beaufschlagt wird, dass der Grenzüberdruck, ab dem die Ventilklappe (72, 82, 92) ihre Schließstellung verlässt, in der betätigten Endlage mindestens 10% geringer ist als in der unbetätigten Endlage. Verwendung für einen insbesondere preisgünstig herstellbaren Spender mit besonderer Auslaufsi- cherheit und besonderer Austragcharakteristik.

Description

Flüssigkeitsspender
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft einen Austragkopf für einen Flüssigkeitsspender zum Austrag von pharmazeutischen oder kosmetischen Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen hiermit ausgestatteten Flüssigkeitsspender nach Anspruch 14.
Ein gattungsgemäßer Austragkopf verfügt über eine Basis und eine demgegenüber niederdrückbare Betätigungshandhabe, mittels derer eine Pumpeinrichtung betätigt werden kann. Ein solcher Austragkopf weist üblicherweise eine Reihe von Ventilen auf, insbesondere mindestens eines der folgenden Ventile. Ein druckabhängig öffnendes Auslassventil zwischen der Pumpkammer und der Austragöffnung dient dem Zweck, bei Verkleinerung der Pumpkammer im Zuge der Betätigung durch den Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit in der Pumpkammer zu öffnen, so dass die Flüssigkeit durch eine Austragöffnung abgegeben werden kann, beim Rückhub jedoch zu schließen. Ein druckabhängig öffnendes Einlassventil zwischen dem Flüssigkeitseinlass und der Pumpkammer öffnet im Zuge des Rückhubs nach einer Betätigung unter dem Eindruck des Unterdrucks in der Pumpkammer, um Flüssigkeit für den nächsten Austragvorgang in die Pumpkammer einzusaugen. Während des Flüssigkeits- austrags ist es geschlossen. Ein druckabhängig öffnendes Belüftungsventil dient dem Zweck, einen Belüftungskanal zu öffnen, wenn sich nach einem Austrag im Flüssigkeitsspeicher ein Unterdruck eingestellt hat. Im Ruhezustand des Austragkopfes ist das Belüftungsventil zu schließen, damit keine Verschmutzungen eindringen können.
All diese Ventile sollen in bestimmten Phasen des Betriebes geschlossen und in anderen Phasen geöffnet sein. Gesteuert wird das Öffnen primär durch den anliegenden Flüssigkeitsdruck und/oder Gasdruck. Wird ein bestimmter Grenzüberdruck, der durch die Bauweise des Ventils bedingt ist, überschritten, so führt dies zu einer Auslenkung eines Ventilkörpers, insbesondere einer Ventilklappe, so dass Flüssigkeit bzw. Luft hindurchströmen kann, bis der Grenzüberdruck wieder unterschritten wird und das jeweilige Ventil wieder schließt.
Problematisch an bekannten Ausgestaltungen ist es, dass die Auslegung des Ventils häufig einen Zielkonflikt birgt. So ist beispielsweise gewünscht, dass der Grenzüberdruck zum Öffnen des Auslassventils möglichst gering ist, damit bereits eine leichte Betätigung der Betätigungshandhabe einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom verursacht. Gleichzeitig ist jedoch auch gewünscht, dass es in einer Ruhstellung des Austragkopfes eines hohen Grenzüberdruckes zum Öffnen bedarf, damit in einer Situation geringen Umgebungsdrucks, beispielsweise im Frachtraum eines Flugzeugs oder in einer in einer Unterdruckatmosphäre arbeitenden Befüllungseinrichtung, keine unbeabsichtigte Öffnung des Auslassventils stattfindet. In ähnlicher Weise ist es beim Belüftungsventil vorgesehen, dass dieses bei Abwesenheit eines Unterdrucks im Flüssigkeitsspeicher den Flüssigkeitsspeicher sehr sicher verschließt, im Zuge oder nach der Betätigung jedoch zuverlässig öffnet, damit kein Unterdruck im Flüssigkeitsspeicher verbleibt. Im Falle des Einlassventils ist ähnlich wie beim Auslassventil erheblich, dass es im Ruhezustand des Austragkopfes sicher schließt, damit eine Unterdrucksituation in der Umgebung kein Öffnen verursachen kann. Dennoch soll beim Vorliegen eines Unterdrucks in der Pumpkammer das Einlassventil möglichst sofort öffnen.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der EP 2210674 A2, sind Spender bekannt, bei denen zum Zwecke des sogenannten„Primens", also der Erstbefüllung der Pumpkammer mit Flüssigkeit, eine Zwangsöffnung des Einlassventils am Ende des Hubs stattfindet, um die im Lieferzustand hierin befindliche Luft in den Flüssigkeitsspeicher zurückzudrücken. Ein ortsfest zu Betätigungshandhabe vorgesehener Stift dient dabei als eine Art Mitnehmer, der gegen Ende des Betätigungshubs auf ein kuppelartiges Ventil aufläuft und bei fortgesetzter Bewegung dieses verformt und dadurch öffnet.
Aus der EP 2763796 Bl, der WO 2006/031110 AI und der WO 2010/106256 AI sind verschiedene Spender bekannt, bei denen die Pumpkammer durch einen schlauchartigen, elastisch verformbaren Pumpkammerkörper gebildet wird, der auch in einstückiger Art und Weise eine Einlassventilklappe oder Auslassventilklappe aufweist. Dabei sind diese Spender jeweils derart ausgestaltet, dass die Ventilklappen von der Verformung des Körpers im Übrigen entkoppelt sind. Die Kraftbeaufschlagung der Ventilklappen zum Zwecke des Öffnens erfolgt somit alleine unter dem Eindruck der beidseitig der Ventilklappen anliegenden Gas- oder Flüssigkeitsdrücke. Der jeweilige Grenzüberdruck, der zum Öffnen der jeweiligen Ventile erforderlich ist, hängt somit nicht vom Grad der Verformung der jeweiligen Pumpkammerkörper ab.
AUFGABE UND LÖSUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Austragkopf dahingehend weiterzubilden, dass dieser in vorteilhafter Art und Weise den genannten Zielkonflikt mindert, der sich in Hinblick auf die jeweils gegebenen Grenzüberdrücke an den Ventilklappen ergeben. Hierzu wird ein Austragkopf vorgeschlagen, der in Übereinstimmung mit gattungsgemäßen Austragköpfen eine Basis und eine gegenüber der Basis zwischen einer unbetätigten Endlage und einer betätigten Endlage in einer Betätigungsrichtung niederdrückbare Betätigungshandhabe aufweist. Weiter weist der Austragkopf einen Flüssigkeitseinlass zur Verbindung mit einem Flüssigkeitsspeicher und eine Austragöffnung zur Abgabe von Flüssigkeit in einer Umgebung auf und verfügt über eine Pumpeinrichtung mit einer zwischen der Betätigungshandhabe und der Basis angeordneten Pumpkammer, mittels derer Flüssigkeit vom Flüssigkeitsspeicher zur Austragöffnung gefördert werden kann.
Ein gattungsgemäßer Austragkopf weist mindestens eines der drei folgenden Ventile auf. Ein druckabhängig öffnendes Auslassventil zwischen der Pumpkammer und der Austragöffnung öffnet bei Verkleinerung der Pumpkammer durch den Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit in der Pumpkammer. Ein druckabhängig öffnendes Einlassventil zwischen dem Flüssigkeitseinlass und der Pumpkammer, öffnet bei Vergrößerung der Pumpkammer durch den Unterdruck in der Pumpkammer. Ein druckabhängig öffnendes Belüftungsventil öffnet bei Unterdruck im Flüssigkeitsspeicher.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eines dieser Ventile einen variablen Grenzüberdruck aufweist, ab welchem es öffnet, wobei dieser variable Grenzüberdruck von der Relativstellung der Betätigungshandhabe zur Basis abhängt. Hierunter ist zu verstehen, dass die Kraft, mit der das jeweilige Ventil baulich bedingt bei gleichem Druck beidseitig des Ventils geschlossen gehalten wird, in den jeweiligen Endstellungen unterschiedlich ist, nämlich geringer in der betätigten Endlage der Betätigungshandhabe gegenüber der unbetätigten Endlage der Betätigungshandhabe.
Im Falle des Auslassventils geht es hierbei um den für das Öffnen des Ventils erforderlichen Grenzüberdruck in der Pumpkammer gegenüber einer umgebenden Atmosphäre, in die der Austrag erfolgen soll. Im Falle des Einlassventils geht es um den Grenzüberdruck in der umgebenden Atmosphäre gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher. Im Falle des Einlassventils geht es um den Grenzüberdruck im Flüssigkeitsspeicher gegenüber der Pumpkammer.
Zur Erzielung des variablen Grenzüberdrucks weist der Austragkopf ein Wirkglied auf, welches an der Betätigungshandhabe und an der Basis anliegt und dort vorzugsweise befestigt ist, so dass es sich beim Niederdrücken der Betätigungshandhabe verformt. Diese Verformung des aus einem elastischen Material wie einem Elastomer gefertigten Wirkgliedes wirkt auf eine Ventilklappe des Auslassventils, des Einlassventils und/oder des Belüftungsventils, welche am Wirkglied angebracht ist, wobei diese Wirkung in einer Kraft- bzw. Momentenbeaufschlagung liegt, durch die die Kraft, mit der das jeweilige Ventil baulich bedingt bei gleichem Druck beidseitig des Ventils geschlossen gehalten wird, sinkt und der erforderliche Grenzüberdruck somit ebenfalls fällt. Damit sich die hiermit verbundenen gewünschten positiven Effekte ausreichend zeigen, ist die Ausgestaltung des Wirkgliedes und/oder der jeweiligen Ventilklappe und die Anbringung der Ventilklappe am Wirkglied dergestalt, dass eine Senkung des Grenzüberdrucks um mindestens 10% erzielt wird.
Die hierdurch erzielbare Wirkung ist für die verschiedenen Ventiltypen unterschiedlich.
Im Falle des Auslassventils wird durch den bei Betätigung absinkenden Grenzüberdruck zum Öffnen des Ventils erreicht, dass die Gefahr gemindert wird, dass bei langsamer Betätigung ein oszillierendes Öffnen und Schließen des Auslassventils eintritt, welches einen dosierten Austrag erschwert. Auch kann der Grenzüberdruck in der unbetätigten Endlage höher gewählt werden, so dass die Gefahr sinkt, dass der Spender in einer umgebenden Atmosphäre niedrigen Umgebungsdrucks, beispielsweise einem Flugzeugfrachtraum, ausläuft.
Im Falle des Einlassventils, welches bestimmungsgemäß beim Rückhub öffnet, erfolgt das Ansaugen von Flüssigkeit zu Beginn des Rückhubs schneller und die Betätigungshandhabe kehrt schneller in ihre unbetätigte Endlage zurück und kann dementsprechend schneller wiederverwendet werden. Außerdem gilt für das Einlassventil ebenfalls, dass der Grenzüberdruck in der unbetätigten Endlage größer gewählt werden kann, so dass die Wahrscheinlichkeit sinkt, dass ein umgebender Unterdruck Flüssigkeit durch das Einlass- und das Auslassventil hindurch aus dem Spender herauszieht.
Im Falle des Belüftungsventils wird erreicht, dass dieses in etwa zeitgleich mit dem Öffnen des Einlassventils zuverlässig öffnet, um unmittelbar einen Druckausgleich im Flüssigkeitsspeicher zu gewährleisten. In der unbetätigten Endlage hingegen ist das Belüftungsventil zuverlässig geschlossen, so dass bei längeren Standzeiten des Spenders ein Eindringen von Verunreinigungen in den Flüssigkeitsspeicher verhindert wird.
Bezüglich aller drei Ventiltypen ist die Wirkweise grundsätzlich identisch. Ein stauchbares Wirkglied ist mit gegenüberliegenden Ende an der Basis und an der Betätigungshandhabe angelegt oder befestigt, so dass es bei einer Betätigung stauchend verformt wird. Die jeweilige Ventilklappe ist am Wirkglied so angebracht, vorzugsweise durch einstückige Gestaltung, dass diese Verformung des Wirkgliedes auch eine Kraft- bzw. Momenteneinkopplung in die Ventilklappe bewirkt, wobei diese Kraft bzw. dieses Moment in jene Richtung gerichtet ist, in die die Ventilklappe zum Zwecke des Öffnens des jeweili- gen Ventils verlagert wird. Somit sinkt die Kraft, mit der die Ventilklappe gegen ihre zugeordnete Gegenfläche gedrückt wird und der zum Öffnen des Ventils erforderlich Grenzüberdruck sinkt.
Damit sich messbare Vorteile ergeben, wird das genannte Absinken des Grenzüberdrucks um mindestens 10% angestrebt. Von Vorteil ist es jedoch, wenn der Grenzüberdruck in noch stärkerem Maße sinkt, insbesondere um mindestens 30% oder sogar um mindestens 40%.
Der Grenzüberdruck des Auslassventils in der unbetätigten Endstellung kann beispielsweise über 800 mbar betragen und in der betätigten Endstellung weniger als 700 mbar. Beim Einlassventil kann der Grenzüberdruck in der unbetätigten Endstellung beispielsweise über 100 mbar betragen und in der betätigten Endstellung weniger als 90 mbar. Beim Belüftungsventil kann der Grenzüberdruck in der unbetätigten Endstellung beispielsweise über 200 mbar betragen und in der betätigten Endstellung weniger als 180 mbar.
Da das Wirkglied an der Basis sowie an der Betätigungshandhabe befestigt ist, beginnt seine Verformung annähernd unmittelbar mit Beginn der Verlagerung der Betätigungshandhabe. Da diese Verformung zur Absenkung des Grenzüberdrucks führt, sinkt auch dieser vorzugsweise direkt mit Beginn der Betätigung. Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn durch die Verlagerung der Betätigungshandhabe in eine Mittelstellung zwischen der unbetätigten Endlage und der betätigten Endlage bereits mindestens 5% Absenkung des Grenzüberdrucks erzielt sind, insbesondere vorzugsweise mindestens 15% oder gar mindestens 20%.
Insbesondere im Falle des Auslassventils und des Einlassventils ist es von Vorteil, wenn eine relevante Senkung des Grenzüberdrucks über den überwiegenden Teil des Weges zwischen den Endlagen besteht, da dies das unterbrechungsfreie Öffnen des Auslassventils bzw. aufgrund des leichten Öffnens des Einlassventils die schnelle Rückkehr der Betätigungshandhabe in die unbetätigte Endlage gestattet. Im Falle des Belüftungsventils ist das erleichterte Öffnen über einen weiten Teil des Weges zwischen den Endlagen deshalb von Vorteil, da der Druckausgleich in jener Phase erforderlich ist, in der das Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher in die Pumpkammer erfolgt. Das Belüftungsventil sollte also über den überwiegenden Teil des Rückhubs zuverlässig geöffnet sein und erst gegen Ende zuverlässig schließen.
Der Grenzüberdruck an den Ventilen unterschiedlichen Ventiltyps sinkt durch die Beaufschlagung der jeweiligen Ventilklappe bei der Überführung aus der unbetätigten Endlage in die betätigte Endlage vorzugsweise um weniger als 100%. Selbst in der betätigten Endstellung ist daher vorzugsweise ein Überdruck erforderlich, um das jeweilige Ventil zu öffnen. Im Falle des Auslassventils ist dies von Vorteil, da anderenfalls das beim Rückhub unter dem Eindruck eines Unterdrucks in der Pumpkammer stattfindende Ansaugen gestört wäre und die Gefahr bestünde, dass das durch die Austragöffnung beim Rückhub Luft in die Pumpkammer strömt. Im Falle des Einlassventils und des Belüftungsventils wird es zwar auch als wünschenswert angesehen, dass diese nicht alleine aufgrund der Verformung des Wirkgliedes in der betätigten Endlage geöffnet werden. Hier ist ein solches endlagenbedingtes Öffnen desjeweiligen Ventils jedoch weniger schädlich und kann für das Einsaugen von Flüssigkeit in die Pumpkammer bzw. von Luft in den Flüssigkeitsspeicher im Einzelfall sogar von Vorteil sein.
Das Wirkglied ist definitionsgemäß an der Basis und der Betätigungshandhabe angelegt und insbesondere befestigt, worunter zu verstehen ist, dass es zwangsweise bei einer Annäherung der Betätigungshandhabe an die Basis verformt wird. Vorzugsweise ist das Wirkglied durch eine Klemmverbindung oder dergleichen an der Basis und der Betätigungshandhabe festgelegt.
Beim Vorhandensein mehrererVentile, die in erfindungsgemäßer Weise eine am Wirkglied angebrachte Ventilklappe aufweisen, kann sowohl die Anbringung der Ventilklappen an einem gemeinsamen Wirkglied als auch die Anbringung an unterschiedlichen Wirkgliedern vorgesehen sein. Das Wirkglied zur Beaufschlagung einer Ventilklappe kann als dediziertes Wirkglied alleine der Beaufschlagung einer oder mehrerer Ventilklappen dienen und im Übrigen von der Pumpeinrichtung getrennt ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist jedoch eine Gestaltung, bei der die Pumpeinrichtung selbst über ein elastisch komprimierbares Bauteil verfügt, welches gleichzeitig auch das Wirkglied bildet. Insbesondere kann die Pumpeinrichtung eine die Pumpkammer umgebende Pumpkammerwandung aufweisen, die durch ein verformbares schlauchartiges Pumpkammerbauteil gebildet wird, welches mit einer offenen Eingangsseite an der Basis befestigt ist und mit einer offenen Ausgangseite an der Betätigungshandhabe befestigt ist. Das Wirkglied ist bei einer solchen Gestaltung vorzugsweise einstückig mit dem Pumpkammerbauteil verbunden, wobei insbesondere vorzugsweise das Wirkglied durch die Pumpkammerwandung oder einen Teil derselben gebildet wird.
Die Wirkung der Verformung des Wirkgliedes auf die Ventilklappe kann auf verschiedene Arten realisiert sein. Vorteilhaft ist eine Gestaltung, bei der das Wirkglied eine mehrfach gegenläufig gebogene oder geknickte Formgebung aufweist, die sich bei Betätigung der Betätigungshandhabe in Art einer Ziehharmonika verkürzt. Im Falle, dass das Wirkglied durch die Pumpkammerwandung gebildet ist, kann dies derart realisiert sein, dass die Pumpkammerwandung zumindest abschnittsweise in Form eines Faltenbalgs mit mehrfach gegenläufig gebogener oder geknickter Formgebung ausgestaltet ist.
Eine solche Formgebung ist für die bestimmungsgemäße Beeinflussung des Grenzüberdrucks eines Ventils von Vorteil, da hierdurch eine gut reproduzierbare Verformung des Wirkgliedes gewährleistet ist. Zudem sind die bei der Ziehharmonika- oder Zick-Zack-Gestaltung sich bestimmungsgemäß gegenläufig verschwenkenden Teilabschnitte gut zur unmittelbaren oder mittelbaren Momentenein- kopplung in die Ventilklappen geeignet. Diese Gestaltung eignet sich somit insbesondere für schwenkbewegliche Ventilklappen.
Ein Teilabschnitt des Wirkgliedes, insbesondere ein erster oder letzter Teilabschnitt eines solchen ziehharmonikaartigen Wirkgliedes, kann bei einer bevorzugten Gestaltung bereits in der un betätigten Endlage der Betätigungshandhabe angewinkelt zur Betätigungsrichtung ausgerichtet sein. Der Teilabschnitt ist dabei derart am Wirkglied angeordnet, dass er bei Betätigung der Betätigungshandhabe durch eine Art Schwenkbewegung in eine stärker angewinkelte Ausrichtung gegenüber der Betätigungsrichtung verschwenkt wird. An diesem Teilabschnitt oder an einem mit diesem Teilabschnitt in etwas geringerem Maße mitschwenkenden benachbarten Teilabschnitt kann die Ventilklappe angeordnet sein, so dass auf sie bei Niederdrücken der Betätigungshandhabe ein in Öffnungsstellung wirkendes Moment bewirkt wird.
Das Wirkglied weist vorzugsweise an mindestens einem Ende einen Befestigungsabschnitt, insbesondere einen umlaufenden Befestigungsabschnitt auf, der an der Betätigungshandhabe oder an der Basis befestigt ist, insbesondere durch ein Einklemmverbindung oder Auf klemmverbindung. An dieser Befestigungsabschnitt kann ein leicht verformbarer Kippsteg angeformt sein, insbesondere ein umlaufender kragenartiger Kippsteg, der sich vorzugsweise in etwa in der Ebene erstreckt, deren Normalenvektor mit der Betätigungsrichtung übereinstimmt. An der dem Befestigungsabschnitt abgewandten Ende des Kippsteges erstreckt sich in oder entgegen der Betätigungsrichtung ein verformbarer Teil des Wirkgliedes und in entgegengesetzter Richtung die Ventilklappe, so dass bei Betätigung der Betätigungshandhabe ein durch die Betätigung auf das Wirkglied wirkendes Moment in die Ventilklappe in Richtung ihrer Öffnungsstellung eingekoppelt wird.
Bei einer solchen Gestaltung agiert der Kippsteg als Entkopplungsmittel, welches eine gekoppelte translative und/oder rotative Beweglichkeit der Ventilklappe mit dem Ende des in sich verformbaren Teils des Wirkgliedes gestattet und somit die Einkopplung eines Entlastungsmomentes in die Ventilklappe ermöglicht.
Eine hiermit verwandte Art der Beaufschlagung einer Ventilklappe mit einem Moment und/oder einer Kraft sieht vor, dass das Wirkglied einen Befestigungsabschnitt der genannten Art zur Anbindung an die Basis und/oder an die Betätigungshandhabe aufweist, insbesondere wiederum einen umlaufenden Befestigungsabschnitt. Dieser Befestigungsabschnitt geht über in einen verformbaren Schubsteg, insbesondere einen umlaufenden Schubsteg, an dessen dem Befestigungsabschnitt gegenüberliegenden Ende und versetzt zur Ventilklappe durch das Niederdrücken eine Schubkraft eingekoppelt wird. Demgegenüber zum Befestigungsabschnitt hin versetzt ist die Ventilklappe angeformt, so dass bei Betätigung der Betätigungshandhabe die versetzt angreifende Schubkraft an einer Außenseite der Ventilklappe eine Zugkraft bewirkt, die ein Kippmoment in Entlastungsrichtung in die Ventilklappe einkoppelt.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Flüssigkeitsspender zum Austrag von pharmazeutischen oder kosmetischen Flüssigkeiten mit einem Flüssigkeitsspeicher sowie einem Austragkopf der beschriebenen Art.
Der Flüssigkeitsspender ist insbesondere mit pharmazeutischen oder kosmetischen Flüssigkeiten geeignet. Durch die oben beschriebene Funktionsweise eignet sich ein solcher Spender gut für den Transport, da üblicherweise kein Auslaufen zu befürchten ist. Durch die Gestaltung des Auslassventils in oben beschriebener Art wird ein sehr dosierter und berechenbarer Austrag auch bei langsamer Betätigung der Betätigungshandhabe möglich.
Im Anwendungsfall für kosmetische Flüssigkeiten ist der Flüssigkeitsspeicher des Spenders vorzugsweise mit Lotionen oder Gels, Lotionen mit Feststoffanteil oder Seife oder Shampoo befüllt. Gerade bei Lotionen mit Feststoffanteil, wie im Bereich der Gesichtskosmetik nicht unüblich, hat sich ein Auslassventil der erfindungsgemäßen Art bewährt, da es auch dann gut schließt, wenn ein Feststoffkörnchen im Bereich der Dichtfläche liegt. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das nachfolgend anhand der Figuren erläutert ist.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspender in Gesamtdarstellung.
Fig. 2 zeigt den Austragkopf des Flüssigkeitsspenders der Fig. 1 in geschnittener Darstellung.
Fig. 3A bis 3C zeigen den Austragkopf gemäß Figur 2 in einer unbetätigten Endlage, einer Mittellage sowie in einer betätigten Endlage.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspender 100, vorliegend einen Flüssigkeitsspender zum Austrag kosmetischer Lotionen. Der Flüssigkeitsspender 100 weist einen Flüssigkeitsspeicher 110 in flaschenartiger Form auf, an dessen oberen Ende ein Auslassstutzen angeordnet ist. Der Flüssigkeitsspeicher 110 ist in einen Austragkopf 10 eingeschraubt, der seinerseits über eine Basis 20 verfügt, an dem eine als Drücker ausgebildete Betätigungshandhabe 40 zum Zwecke des Flüssigkeitsaustrags durch eine Austragöffnung 44 in einer Betätigungsrichtung 2 gleitend verschieblich gelagert ist.
Der Austragkopf 10 verfügt über eine in Fig. 1 nicht dargestellte Pumpeinrichtung 60, mit der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 110 zu einer Austragöffnung 44 gefördert werden kann.
Fig. 2 zeigt den Austragkopf 10 in vergrößerter und geschnittener Darstellung. Der Austragkopf ist zum Zwecke der preisgünstigen Gestaltung aus nur wenigen Bauteilen aufgebaut, nämlich im Kern nur aus einem die Basis 20 bildenden Bauteil, einem die Betätigungshandhabe 40 bildenden Bauteil sowie einem Pumpkammerbauteil 66, das gleichzeitig eine Pumpkammer 64 außenseitig begrenzt und die Ventilklappen 72, 82, 92 dreier Ventile 70, 80, 90 bildet, nämlich eines Einlassventils 80 zwischen dem Flüssigkeitsspeicher 110 und der Pumpkammer 64, eines Auslassventils 70 zwischen der Pumpkammer 64 und einer Umgebung sowie eines Belüftungsventils 90 zwischen der Umgebung und dem Flüssigkeitsspeicher 110. Zusätzlich zu einem solchen Austragkopf aus nur drei Teilen kann der Flüssigkeitsspender 100 noch ein Steigrohr 102, eine Dichtung 104 in Form eines Dichtrings zwischen Austragkopf 10 und Flüssigkeitsspeicher 110 sowie ein in den Figuren nicht dargestellte Kappe auf- weisen. Der Gesamtspender kann somit aus nur 4 bis 7 Teilen aufgebaut sein, was Fertigung und Montage sehr vereinfacht.
Die Basis 20 des in Fig. 2 dargestellten Austragkopfes verfügt über eine Kopplungseinrichtung 24 in Art eines Innengewindes, über eine mit Belüftungsdurchbrechungen 26 versehene Stirnfläche 25 sowie über eine Außenhülse 27, in der die Betätigungshandhabe 40 begrenzt verschieblich geführt ist. Die Stirnfläche 25 wird von einem Flüssigkeitseinlass 22 mit einer Einlasshülse 23 durchbrochen, die end- seitig eine Öffnung 28 zum Austritt von Flüssigkeit in die Pumpkammer 64 aufweist und dem Aufklemmen des Pumpkammerbauteils 66 dient. Zwischen dieser Öffnung 28 und der Pumpkammer 64 sind das Einlassventil 80 und seine umlaufende Ventilklappe 82 vorgesehen, wobei eine endseitige Ringfläche am Ende der Einlasshülse 23 eine Ventilfläche 84 des Einlassventils bildet. An der Basis ist weiterhin eine Ringstruktur vorgesehen, deren Innenseite eine Ventilfläche 94 des Belüftungsventils 90 bildet.
Die Betätigungshandhabe 40 des in Fig. 2 dargestellten Austragkopfes ist mittels eines Mantels 45 verschieblich an der Basis 20 geführt. Am oberen Ende des Mantels 45 ist die Austragöffnung 44 angeordnet. Eine Stirnseite der Betätigungshandhabe 40 bildet die Betätigungsfläche 42. An der Innenseite der Betätigungshandhabe 40 ist eine ringförmige Haltestruktur 46 zum Einklemmen des Pumpkammerbauteils 66 vorgesehen. Innerhalb der Haltstruktur 46 ist ein weiterer ringförmiger Steg vorgesehen, dessen Außenseite eine Ventilfläche 74 des Auslassventils 70 bildet.
Die Ventilklappen 72, 82 liegen bei beidseitig gleichem Druck nach innen vorgesplannt an der jeweiligen Ventilfläche 74, 84 an. Eine dritte Ventilklappe 92 des Belüftungsventils 90 liegt bei beidseitig gleichem Druck nach außen vorgespannt an der Ventilfläche 94 an. Alle drei Ventilklappen 72, 82, 92 sind umlaufend ausgestaltet und weisen daher eine konusabschnittförmige oder zylindrische Gestalt auf.
Am oberen Ende des Pumpkammerbauteils 66 ist ein umlaufender Befestigungsabschnitt 54 vorgesehen, mittels dessen das Pumpkammerbauteil 66 in die Haltestruktur 46 eingeklemmt ist, wobei hierdurch eine dichte An kopplung der Pumpkammer an die Austragöffnung 44 geschaffen ist. Vom Befestigungsabschnitt 54 erstreckt sich ein dünner Kippsteg 56 radial nach innen, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Einkerbung 56A vorgesehen ist, damit der Kippsteg die im Weiteren noch erläuterte Entkoppelungswirkung entfaltet. Innenseitig des Kippstegs 56 schließt sich entgegen der Betätigungsrichtung 2 die Ventilklappe 72 an, während sich in entgegengesetzte Richtung die falten- balgartige Pumpkammerwandung 62 in Richtung der Basis 20 erstreckt. Das untere Ende des Pumpkammerbauteils 66 bildet ein umlaufender Befestigungsabschnitt 55, der auf die Einlasshülse 23 aufgeklemmt ist. An diesen Befestigungsabschnitt 55 ist die Ventilklappe 82 angeformt. Nach außen weisend schließt sich ein Kipp- und Schubsteg 57,58 an den Befestigungsabschnitt 55 an, der wiederum mittels einer umlaufenden Einkerbung 57A vergleichsweise dünn gestaltet ist. Außen am Kipp- und Schubsteg 57,58 schließt sich in Richtung der Betätigungshandhabe 40 das untere Ende der faltenbalgartigen Pumpkammerwandung 62 hieran an. In entgegengesetzter Richtung schließt sich die Ventilklappe 92 des Belüftungsventils 90 an.
Die Ausgestaltung des Pumpkammerbauteils 66 mit den genannten Elementen und insbesondere den Ventilklappen 72, 82, 92 dient dem Zweck, die Kraft zu beeinflussen, mit der die Enden der Ventilklappen 72, 82, 92 aufgrund ihrer Anbindung an andere Teile des Pumpkammerbauteils 66 gegen die Ventilflächen 74, 84, 94 gedrückt werden. Das Pumpkammerbauteil 66 und insbesondere dessen falten- balgartige Pumpkammerwandung 62 bilden ein Wirkglied 50 zur Steuerung dieser jeweiligen Kraft.
In der oberen Endlage der Betätigungshandhabe 40, die in Fig. 2 sowie 3A dargestellt ist, werden alle Ventilklappen 72, 82, 92 mit der jeweils maximalen Kraft gegen die Ventilflächen 74, 84, 94 gedrückt.
Erfolgt nun eine Betätigung durch Niederdrücken der Betätigungshandhabe 40, so wird das Pumpkammerbauteil 66 gestaucht, wobei die Längenänderung weitgehend vollständig durch die das Wirkglied 50 bildende Pumpkammerwandung 62 und das faltenartige Aufeinanderlegen ihrer Teilabschnitte erfolgt. Zwei endseitige Teilabschnitte 52, 53 des durch die Pumpkammerwandung 62 gebildeten Wirkgliedes 50 werden dabei aus einer zuvor bereits gegenüber der Betätigungsrichtung 2 angewinkelten Stellung weiter in Richtung der Pfeile 3, 4 verschwenkt. Aufgrund der Entkoppelung gegenüber den jeweiligen Befestigungsabschnitten 54, 55 mittels der Kippstege 56, 57 führt dieses Verschwenken dazu, dass ein gleichgerichtetes Moment in Richtung der Pfeile 5, 6 in die Ventilklappen 72, 92 eingekoppelt wird, welches zwar nicht ausreicht, um die Ventilklappen 72, 92 von den Ventilflächen 74, 94 zu lösen, jedoch die dort wirkende Anpresskraft reduziert.
Der Kipp- und Schubsteg 58 bewirkt weiterhin, dass der Teilabschnitt 53 und die Ventilklappe 92 gegenüber dem Befestigungsabschnitt 54 in Richtung des Pfeils 7 leicht verlagert werden. Hierdurch kommt es zu einer Zugkraft in der der Pumpkammer 64 zugewandten Seite der Ventilklappen 82 des Einlassventils 80, wodurch auch in diese ein Moment eingekoppelt wird, welches in Richtung des Pfeils 8 wirkt und auch an dieser Ventilklappe 82 die Anpresskraft an der Ventilfläche 84 reduziert. Der in Figur 3B erzielte Zustand stellt eine Zwischenstellung der Betätigungshandhabe 40 dar. Die in diesem Zustand jeweils reduzierte Anpresskraft der Ventilklappen 72, 82, 92 an den Ventilflächen 74, 84, 94 bewirkt an jedem der Ventile, dass der Grenzüberdruck reduziert ist, der zum Öffnen des Ventils benötigt wird. Bei der vorliegenden Gestaltung ist der Grenzüberdruck am Auslassventil 70 bereits um etwa 30% reduziert. Am Einlassventil 80 ist der Grenzüberdruck um etwa 20% reduziert. Am Belüftungsventil 90 ist der Grenzüberdruck um etwa 50% reduziert.
Bei fortgesetzter Bewegung in Richtung der betätigten Endlage, die in Fig. 3C dargestellt ist, werden die Verformungen jeweils noch verstärkt, so dass die Anpresskraft der Ventilklappen 72, 82, 94 an den Ventilflächen 74, 84, 94 weiter sinkt. Mit Erreichen der betätigten Endlage gemäß Fig. 3C ist der Grenzüberdruck am Auslassventil 70 und am Einlassventil 80 auf etwa 50% bzw. etwa 30% des ursprünglichen Grenzüberdrucks in der unbetätigten Endlage verringert. Am Belüftungsventil 90 ist der Grenzüberdruck auf 0 bar gesunken, so dass sich die Ventilklappe 92 von der Ventilfläche 94 gelöst hat und das Belüftungsventil 90 somit offen ist.
Wird die Betätigungshandhabe 40 losgelassen, so bewirkt die Pumpkammerwandung 62 eine Rückstellkraft, durch die die Betätigungshandhabe 40 über den Zustand der Fig. 3B zurück in den Zustand der Figur 3A gedrückt wird.
Die Beschreibung des Ablaufs beim Niederdrücken der Betätigungshandhabe 40 anhand der Fig. 3A bis 3C ist bis hierher ohne Bezugnahme auf die auszutragende Flüssigkeit sowie die in den Flüssigkeitsspeicher 110 einströmende Ausgleichsluft erläutert worden.
Im Normalbetrieb mit angekoppeltem befülltem Flüssigkeitsspeicher ist die Verhaltensweise die folgende: Ausgehend vom Zustand der Fig. 3A erfolgt die Betätigung der Betätigungshandhabe gegen einen zu Beginn maximalen Widerstand, da die Ventilklappe 72 des Auslassventils 70 in diesem Zustand mit maximaler Kraft an die Ventilfläche 74 angepresst wird. Nach Überwinden des so bewirkten Startwiderstandes wird mit beginnender Bewegung durch den Überdruck in der Pumpkammer 64 die Ventilklappe 72 geöffnet und durch die beginnende Verformung der Pumpkammerwandung 62 und damit des Wirkgliedes 50 wird der erforderliche Druck zum Offenhalten des Auslassventils 70 reduziert. Selbst wenn die Betätigung verlangsamt, bleibt das Auslassventil 70 somit offen. Erst bei einem Stillstand schließt es, ungeachtet des bis dahin erfolgten Teilhubes. Das Einlassventils 80 und das Belüftungsventil 90 sind derweil bereits aufgrund der Formgebung des Pumpkammerbauteils 66 ge- schlössen, wobei das Einlassventil durch den Druck in der Pumpkammer 64 zusätzlich in die geschlossene Stellung gedrückt wird.
Mit Erreichen der betätigten Endlage der Fig. 3C schließt das Auslassventil trotz des reduzierten Grenzüberdrucks, da der Überdruck in der Pumpkammer 64 gegenüber der Umgebung auf 0 bar fällt. Das Belüftungsventil 90 hat sich bereits geöffnet, während die Ventilklappe 82 des Einlassventils 80 noch an der Ventilfläche 84 anliegt und gegen diese gedrückt wird, so dass das Einlassventil noch geschlossen ist.
Mit beginnendem Rückhub der Betätigungshandhabe 40 öffnet das Einlassventil sofort, da die Rückstellkraft in diesem Augenblick maximal ist und da der Grenzüberdruck zum Öffnen des Einlassventils minimal ist. Es beginnt daher unmittelbar die Wiederbefüllung der Pumpkammer 64. Das bereits zuvor offene Belüftungsventil 90 gestattet ein unbehindertes Einströmen von Ausgleichsluft durch die Belüftungsdurchbrechungen 26 in den Flüssigkeitsspeicher und bleibt während des überwiegenden Rückhubweges zuverlässig offen. Ein sehr schnelles Rückstellen der Betätigungshandhabe 40 bei vollständiger Neubefüllung der Pumpkammer 64 ist die Folge. Nach Wiedererreichen der unbetätigten Endlage der Figur 3A kann sich unmittelbar der nächste Betätigungshub anschließen.

Claims

Patentansprüche
1. Austragkopf (10) für einen Flüssigkeitsspender (100) zum Austrag von pharmazeutischen oder kosmetischen Flüssigkeiten mit den folgenden Merkmalen: a. der Austragkopf (10) weist eine Basis (20) und eine gegenüber der Basis (20) zwischen einer unbetätigten Endlage und einer betätigten Endlage in einer Betätigungsrichtung (2) niederdrückbare Betätigungshandhabe (40) auf, und b. der Austragkopf (10) weist einen Flüssigkeitseinlass (22) zur Verbindung mit einem Flüssigkeitsspeicher und eine Austragöffnung (44) zur Abgabe von Flüssigkeit in einer Umgebung auf, und c. der Austragkopf (10) weist eine Pumpeinrichtung (60) mit einer zwischen der Betätigungshandhabe und der Basis angeordneten Pumpkammer (64) auf, mittels derer Flüssigkeit vom Flüssigkeitsspeicher zur Austragöffnung (44) gefördert werden kann, und d. der Austragkopf (10) weist ein druckabhängig öffnendes Auslassventil (70) zwischen der Pumpkammer (64) und der Austragöffnung (44) auf, welches bei Verkleinerung der Pumpkammer (64) durch den Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit in der Pumpkammer (64) öffnet, und/oder ein druckabhängig öffnendes Einlassventil (80) zwischen dem Flüssigkeitseinlass (22) und der Pumpkammer (64) auf, welches bei Vergrößerung der Pumpkammer (64) durch den Unterdruck in der Pumpkammer (64) öffnet, und/oder ein druckabhängig öffnendes Belüftungsventil (90) in einem die Umgebung mit dem Flüssigkeitsspeicher (110) verbindenden Belüftungskanals auf, welches bei Unterdruck im Flüssigkeitsspeicher (110) öffnet, gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Merkmale: e. das Auslassventil (70) und/oder das Einlassventil (80) und/oder das Belüftungsventil (90) weist eine Ventilklappe (72, 82, 92) auf, welche einen Ventilkanal in einer Schließstellung verschließt und welche durch einen einen Grenzüberdruck überschreitenden Überdruck in der Pumpkammer (64) gegenüber der Umgebung bzw. im Flüssigkeitsspeicher (110) gegenüber der Pumpkammer (64) bzw. in der Umgebung gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher (110) in eine Öffnungslage überführbar ist, und
f. der Austragkopf (10) weist ein Wirkglied (50) auf, welches an der Betätigungshandhabe (40) und an der Basis (20) anliegt, so dass es sich beim Niederdrücken der Betätigungshandhabe (40) verformt, und g. die Ventilklappe (72, 82, 92) ist derart ausgestaltet und am Wirkglied (50) angebracht, dass sie durch die Verformung des Wirkgliedes (50) derart beaufschlagt wird, dass der Grenzüberdruck, ab dem die Ventilklappe (72, 82, 92) ihre Schließstellung verlässt, in der betätigten Endlage mindestens 10% geringer ist als in der unbetätigten Endlage.
Austragkopf (10) nach Anspruch 1 mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. die Ventilklappe (72, 82, 92) ist derart ausgestaltet und am Wirkglied (50) angebracht, dass sie durch die Verformung des Wirkgliedes (50) derart beaufschlagt wird, dass der Grenzüberdruck, ab dem die Ventilklappe (72, 82, 92) ihre Schließstellung verlässt, in der betätigten Endlage mindestens 30% geringer ist als in der unbetätigten Endlage, vorzugsweise mindestens 40%.
Austragkopf (10) nach Anspruch 1 oder 2 mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. die Ventilklappe (72, 82, 92) ist derart ausgestaltet und am Wirkglied (50) angebracht, dass sie durch die Verformung des Wirkgliedes (50) derart beaufschlagt wird, dass der Grenzüberdruck, ab dem die Ventilklappe (72, 82, 92) ihre Schließstellung verlässt, in einer Mittelstellung zwischen der unbetätigten Endlage und der betätigten Endlage mindestens 5% geringer ist als in der unbetätigten Endlage, vorzugsweise mindestens 15%, insbesondere vorzugsweise mindestens um 20%.
4. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. die Ventilklappe (72, 82) und ihre Anbringung am Wirkglied (50) sind derart ausgestaltet, dass der Grenzüberdruck, ab dem die Ventilklappe (72, 82) ihre Schließstellung verlässt, selbst in der betätigten Endlage, nicht auf einen Wert von 0 bar oder noch unter diesen Wert sinkt.
5. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. die Ventilklappe (72, 82, 92) ist einstückig mit dem Wirkglied (50) verbunden.
6. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden zusätzlichen Merkmalen: a. die Pumpeinrichtung (60) weist eine die Pumpkammer (64) umgebende Pumpkammerwandung (62) auf, die durch ein schlauchartiges Pumpkammerbauteil (66) gebildet wird, welches mit einer offenen Eingangsseite an der Basis (20) befestigt ist und mit einer offenen Ausgangseite an der Betätigungshandhabe (40) befestigt ist, und b. das Wirkglied (50) ist einstückig mit dem Pumpkammerbauteil (66) verbunden, wobei insbesondere das Wirkglied (50) durch die Pumpkammerwandung (62) oder einen Teil derselben gebildet wird.
7. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. das Wirkglied (50) weist eine mehrfach gegenläufig gebogene oder geknickte Formgebung auf, die sich bei Betätigung der Betätigungshandhabe (40) in Art einer Ziehharmonika verkürzt,
8. Austragkopf (10) nach Anspruch 7 mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. das Wirkglied (50) wird durch die Pumpkammerwandung (62) oder einen Teil derselben gebildet, wobei die Pumpkammerwandung (62) zumindest abschnittsweise in Form eines Balgs mit mehrfach gegenläufig gebogener oder geknickter Formgebung ausgestaltet ist.
9. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden zusätzlichen Merkmalen: a. das Wirkglied (50) weist einen bereits in der unbetätigten Endlage der Betätigungshandhabe (40) angewinkelt zur Betätigungsrichtung (2) ausgerichteten Teilabschnitt (52, 53) auf, und b. der Teilabschnitt (52, 53) ist derart am Wirkglied (50) angeordnet, dass er bei Betätigung der Betätigungshandhabe (40) durch eine Schwenkbewegung in eine stärker angewinkelte Ausrichtung verschwenkt wird, und c. an dem Teilabschnitt (52, 53) ist die Ventilklappe (72, 92) angeordnet, auf die hierdurch ein in Öffnungsstellung wirkendes Moment bewirkt wird.
10. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden zusätzlichen Merkmalen: a. das Wirkglied (50) weist einen Befestigungsabschnitt (54, 55), insbesondere einen umlaufenden Befestigungsabschnitt (54, 55), auf, und b. das Wirkglied (50) weist einen leicht verformbaren Kippsteg (56, 57), insbesondere einen umlaufenden Kippsteg (56, 57), auf, der sich etwa im rechten Winkel (+/- 20°) zur Betätigungsrichtung (2) erstreckt, und c. von einem dem Befestigungsabschnitt (54, 55) abgewandten Ende des Kippsteges (56, 57) erstreckt sich in oder entgegen der Betätigungsrichtung (2) ein verformbarer Teil des Wirkgliedes (50) und in entgegengesetzter Richtung die Ventilklappe (72, 92), so dass bei Betätigung der Betätigungshandhabe (40) ein durch die Betätigung auf das Wirkglied (50) wirken- des Moment in die Ventilklappe (72, 92) in Richtung ihrer Öffnungsstellung eingekoppelt wird.
11. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden zusätzlichen Merkmalen: a. das Wirkglied (50) weist einen Befestigungsabschnitt (55), insbesondere einen umlaufenden Befestigungsabschnitt (55), auf, und b. das Wirkglied (50) weist einen verformbaren Schubsteg (58), insbesondere einen umlaufenden Schubsteg (58), auf, an dessen dem Befestigungsabschnitt gegenüberliegenden Ende versetzt zurVentilklappe (82) durch das Niederdrücken eine Schubkraft eingekoppelt wird, und c. an dem dem Befestigungsabschnitt (55) zugewandten Ende des Schubstegs (58) ist die Ventilklappe (82) angeformt, so dass bei Betätigung der Betätigungshandhabe (40) die versetzt angreifende Schubkraft an einer Außenseite derVentilklappe (82) eine Zugkraft bewirkt, die ein Kippmoment in derVentilklappe bewirkt.
12. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. ein die Basis (20) bildendes Bauteil und ein die Betätigungshandhabe (40) bildendes Bauteil begrenzen gemeinsam einen Innenraum des Austragskopfes, in dem als einziges Bauteil ein einstückiges Pumpkammerbauteil (66) angeordnet ist.
13. Austragkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. der Austragkopf (10) weist mindestens zwei Ventilklappen (72, 82, 92) auf, die derart ausgestaltet und am Wirkglied (50) angebracht sind, dass sie durch die Verformung mindestens eines Wirkgliedes (50) derart beaufschlagt werden, dass der jeweilige Grenzüberdruck, ab dem die Ventilklappen (72, 82, 92) ihre Schließstellung verlassen, in der betätigten Endlage jeweils mindestens 10% geringer ist als in der unbetätigten Endlage.
14. Flüssigkeitsspender (100) zum Austrag von pharmazeutischen oder kosmetischen Flüssigkeiten mit den folgenden Merkmalen: a. der Flüssigkeitsspender (100) verfügt über einen Flüssigkeitsspeicher (110), und b. der Flüssigkeitsspender (100) verfügt über einen Austragkopf (10), gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Merkmale: c. der Austragkopf ist nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet.
15. Flüssigkeitsspender nach Anspruch 14 mit den folgenden zusätzlichen Merkmalen: a. der Flüssigkeitsspeicher ist mit einer kosmetischen Flüssigkeit befüllt, insbesondere mit
Lotionen oder Gels,
Lotionen mit Feststoffanteil, oder
Seife oder Shampoo.
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