WO2022243475A1 - Feder aus kunststoff und abgabevorrichtung - Google Patents

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WO2022243475A1 PCT/EP2022/063641 EP2022063641W WO2022243475A1 WO 2022243475 A1 WO2022243475 A1 WO 2022243475A1 EP 2022063641 W EP2022063641 W EP 2022063641W WO 2022243475 A1 WO2022243475 A1 WO 2022243475A1
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Abstract

Es werden eine Feder aus Kunststoff, eine damit versehene Abgabevorrichtung für insbesondere kosmetische Produkte und die Verwendung einer derartigen Feder vorgeschlagen, wobei die Feder aus einer Materialmischung mit Propylen hergestellt wird und besondere Kennwerte zur Erreichung guter Federeigenschaften aufweist.

Description

Feder aus Kunststoff und Abgabevorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feder aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2, eine Abgabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17 und eine Verwendung einer Feder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19.
Unter dem Begriff "Abgabevorrichtung" ist bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Vorrichtung zur insbesondere sprühenden Aus- bzw. Abgabe eines vorzugsweise flüssigen Produkts, besonders bevorzugt als Aerosol, die vorzugsweise mit der Hand betätigbar ist, zu verstehen.
Vorzugsweise weist eine Pumpe bzw. Abgabevorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung mindestens eine funktionale Feder auf, die beispielsweise einem Pumpenkolben und/oder einem Ventil zugeordnet ist. Bisher wurden primär Metallfedern eingesetzt. Die zunehmend als Alternative zu den Metallfedern vorgesehenen Kunststofffedern weisen zumeist keine guten bzw. zufriedenstellenden Federeigenschaften auf.
Die WO 2004/065095 A1 offenbart eine als Spritzgussteil ausgebildete Schraubendruckfeder aus Kunststoff, bei welcher sich an eine Teilungsebene anschließende Windungsabschnitte an mindestens einer Seite eine geringere Steigung als die Windungsgänge aufweisen. Durch die inhomogene Steigung der Windungsgänge ist die Federkennlinie nicht linear, sodass die Feder keine optimalen Federeigenschaften zeigt. Der Kunststoff wird nicht weiter spezifiziert.
Die EP 1 506818 B2 offenbart eine Druckspeicher-Flüssigkeitssprühvorrichtung, die zwei elastische Elemente aufweist, wobei das erste elastische Element einen Pumpenkolben zurückstellt und das zweite elastische Element ein Element eines Auslassventils bildet. Als Materialien der im Spritzguss hergestellten elastischen Elemente und der Komponenten der Druckspeicher-Flüssigkeitssprühvorrichtung können Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Akrylnitril-Butadien-Styrol, Polyethylentereph- thalat, Polybuthylenterephthalat oder Polyoxymethylen verwendet werden.
Die WO 2009/094793 A1 offenbart eine Kunststofffeder, welche unter anderem in Vorrichtungen für kosmetische Applikationen verwendet werden kann. Die Kunststofffeder ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff spritzgegossen. Die Feder kann ausschließlich aus einem nicht weiter spezifizierten Kunststoff bestehen, alternativ können beispielsweise aber auch Verstärkungsfasern oder sonstige Elemente in den Kunststoff eingebettet sein. Der Kunststoff wird nicht weiter spezifiziert.
Die DE 4441 263 A1 offenbart eine Austragsvorrichtung mit einem Arbeitsglied, das einen Federabschnitt aufweist, welcher als Wendel bzw. Torsionsfeder mit geschlossenem Federmantel ausgebildet sein kann. Die Austragsvorrichtung bzw. das jeweilige Arbeitsglied ist als Spritzteil aus Kunststoffen hergestellt, die Copolymerisate, wie Polyethylen, Polypropylen oder andere Thermoplaste sein können.
Die FR 2 969 241 offenbart eine Kunststofffeder aus Ringen und elastischen Elementen. Beim Einfedern treten in jeder Federebene Torsionen auf, die sich makroskopisch herausmitteln, sodass die Feder insgesamt torsionsfrei komprimierbar ist. Die Ringe der Feder sind aus einem starren Kunststoff hergestellt, und die elastischen Elemente der Feder sind aus einem weichen Kunststoff hergestellt. Der Kunststoff wird nicht weiter spezifiziert.
Die US 2003/0209567 A1 offenbart einen Aufbau zum Zerstäuben eines Produkts. Der Aufbau weist genau eine Feder aus Kunststoff auf. Es werden mehrere Ausführungsformen der Feder beschrieben. Die Feder ist vorzugsweise aus Polyoxymethy- len, Polyethylen oder Polypropylen hergestellt.
Die EP 1 375011 B1 offenbart eine Dosiervorrichtung mit einer Balgfeder aus Kunst- stoff, wobei die Balgfeder einstückig mit einem Auslassventil ausgebildet ist. Der Kunststoff wird nicht weiter spezifiziert.
Die US 10,543,500 B2 offenbart eine Fluidpumpe mit einer Feder, wobei Styrol- Block-Copolymere, Polyolefine, Elastomer-Legierungen, thermoplastische Po- lyurethane, thermoplastische Copolyester und thermoplastische Polyamide geeignete Materialien für die Feder sind. Im Falle von Polyolefinen kann ein Gemisch aus mindestens zwei verschiedenen Polyolefinen und/oder ein Copolymer aus mindestens zwei verschiedenen Monomeren verwendet werden. In einer Ausführungsform werden Plastomere aus der Gruppe der thermoplastischen Polyolefingemische ver- wendet, z. B. aus der Gruppe der Polyolefin-Copolymere. Geeignet ist auch die Gruppe der Ethylen-Alpha-Olefin-Copolymere. Unter diesen haben sich Ethylen-1- Octen-Copolymere als besonders geeignet erwiesen. Die DE 44 11 031 A1 offenbart eine Handhebel betätigte Pumpe zur Ausgabe von flüssigen oder pastenartigen Medien. Eine Rückstellfeder eines Handhebels der Pumpe ist als Balgfeder ausgebildet, die im Spritzgussverfahren hergestellt ist und aus Kunststoff, beispielsweise Polypropylen oder Polyethylen, besteht.
Die DE 69426626 T2 offenbart eine Pumpvorrichtung mit faltbarer Pumpenkammer. Die Pumpenkammer ist ein Balg, der einen Elastizitätsmodul unter 10.000 psi aufweist. Als beispielhafte Materialien sind Polyolefine wie Polypropylen, Polyethylen geringer Dichte, Polyethylen sehr geringer Dichte und Ethylenvinylacetat offenbart.
Die DE 43 90 813 T1 offenbart einen Handsprüher mit einem Korpus und einem Pumpmechanismus mit einem beweglich am Korpus gelagerten Abzug. Eine Plastikfederanordnung ist zwischen dem Korpus und dem Abzug platziert, um den Abzug stets in eine Ausgangsposition zurückzudrücken. Die Federanordnung enthält zwei Blattfedern, die an Ihren Enden durch Rippen miteinander verbunden sind. Die Blattfedern sind aus glasfiberverstärktem Plastikmaterial hergestellt, wie beispielsweise einer Mischung aus Polypropylen und Polyamid (Nylon) + 30 Gew.-% Glasfiber.
Die WO 2020/156 935 A1 offenbart einen Spender zur Ausgabe von fließfähigen, beispielsweise flüssigen oder pastösen Massen. Der Spender weist eine Rückstellvorrichtung in Form einer Kunststofffeder auf mit einem unteren Federring und einem oberen Federring, die durch Federbeine einfederbar miteinander verbunden sind. Als Kunststoff für die Feder kann Polypropylen mit Füllstoffen zur Anwendung kommen.
Die US 10,543,500 B2 offenbart eine Fluidpumpe mit einer Plastomerfeder. Die Feder weist mehrere rhombusförmig Federabschnitte auf.
Die bekannten Kunststofffedern sind nicht optimal für Abgabevorrichtungen, die ma- nuell leicht zu bedienen sein sollen und eine hohe Standzeit haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feder aus Kunststoff, insbesondere für eine Abgabevorrichtung, eine Abgabevorrichtung mit einer Feder aus Kunststoff und eine Verwendung einer Feder aus Kunststoff anzugeben, wobei die Feder ein weitgehend lineares Kraft-Weg-Diagramm aufweist, leicht zu betätigen ist und/oder weitgehend ermüdungsresistent und/oder hysteresefrei ist, ein einfaches bzw. vollständiges Recycling ermöglicht und/oder einem einfachen und kostengünstigen Aufbau zuträglich ist. Die obige Aufgabe wird durch eine Feder gemäß Anspruch 1 oder 2, eine Abgabevorrichtung gemäß Anspruch 17 oder eine Verwendung gemäß Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Feder vorzugsweise um mindestens 10 % reversibel komprimierbar ist und/oder der Elastizitätsmodul des Kunststoffs kleiner als 1500 MPa ist. Versuche haben ergeben, dass eine derartige Feder gute Federeigenschaften zeigt und insbesondere leicht und ange- nehm zu betätigen ist, insbesondere wenn die Feder ausgehend vom relaxierten Zustand um maximal 20 oder 30 % komprimiert wird.
Versuche haben überraschenderweise zusätzlich gezeigt, dass mit einer Verringerung des Elastizitätsmoduls des Federmaterials einer Feder eine größere reversible Kompression einhergeht.
Ein zweiter, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Feder vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass mindestens bis zu einer Kompression von 10 % der Kennwert K1 kleiner als 0,05 [N/mm25] ist, wobei K1 = (W · L°’5)/(V · S2) ist, wobei W die Arbeit ist, um die Feder aus dem relaxierten Zustand um den Weg S zu komprimieren, und V das Kunststoffvolumen des federnden Abschnitts ist. Versuche haben ergeben, dass eine derartig ausgebildete Kunststofffeder gute Federeigenschaften zeigt und insbesondere eine sehr gute Ermüdungsresistenz aufweist.
Ein dritter, ebenfalls unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Feder derart ausgebildet ist, dass mindestens bis zu einer Kompression von 10 % der Kennwert K2 kleiner als 0,005 [mm 35] ist, wobei K2 = (W · L05 · RA)/(V· AF · E · S2) ist, wobei W die Arbeit ist, um die Feder aus dem relaxierten Zustand um den Weg S zu komprimieren, RA der Außendurchmesser des federnden Abschnitts, AF der Ausfüllfaktor des relaxierten federnden Abschnitts, E der Elastizitätsmodul des Materials des federnden Abschnitts und V das Kunststoffvolumen des federnden Abschnitts ist. Versuche haben nämlich bestätigt, dass eine derartig ausgebildete Kunststofffeder gute Federeigenschaften zeigt und insbe- sondere zumindest weitgehend hysteresefrei ist.
Ein vierter, ebenfalls unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Kunststoff der Feder bzw. des federnden Abschnitts vorzugsweise eine Materialmischung mit Polypropylen als Basiskomponente und mindestens einer Zusatzkomponente ist, wobei die Materialmischung zu mindestens 50 Gew.-% und maximal 95 Gew.-% aus der Basiskomponente gebildet ist. Die Basiskomponente allein ist als Federmaterial ungeeignet, da die Feder dann nicht ausreichend, insbesondere nur bis zu etwa 5 %, reversibel komprimierbar ist. Dies liegt in der Struktur der Basiskomponente, die bildlich beschrieben aus in allen drei Dimensionen verketteten Fäden besteht. Durch die Zugabe der Zusatzkomponente sind die Fäden nur noch in zwei Dimensionen, also in Ebenen, verkettet, wodurch die Ebenen in begrenztem Umfang reversibel zueinander verschiebbar sind. Ab einem gewissen Schwellwert des Anteils der Zusatzkomponente ist die Feder sehr stark komprimierbar, ohne dabei zu zerbrechen, kehrt allerdings anschließend nicht in ihre Ursprungsform zurück, da das Material fließt, also zu leicht plastisch verformt wird. Durch Versuche wurden die optimale Materialmischungen - ins- besondere für eine bevorzugte Federform - ermittelt.
Ein fünfter, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Kunststoff eine Materialmischung mit Polypropylen als Basiskomponente und mindestens einer Zusatzkomponente ist, wobei die Dichte des Kunststoffs gleich oder kleiner als 0,9 g/cm3 und/oder die Dichte der Zusatzkomponente geringer als die Dichte der Basiskomponente ist. So können sehr gute elastische Eigenschaften erreicht werden, wie Versuche gezeigt haben.
Vorzugsweise weist die Zusatzkomponente Polyethylen, Ethylen-Okten Copolymere und/oder isotaktische Propylen Wiederholungseinheiten mit zufälliger Ethylenverteilung auf. Diese Materialien sind besonders gut als Zusatzkomponente geeignet, da sie hervorragend mit der Basiskomponente vermischbar sind und zu guten elastischen Eigenschaften führen, wie Versuche ergeben haben. Vorzugsweise ist der Elastizitätsmodul der Zusatzkomponente kleiner als 1.000 MPa und/oder der Elastizitätsmodul der Basiskomponente größer als 1.000 MPa. So kann der Elastizitätsmodul der Materialmischung, durch das Verhältnis der Komponenten zueinander, sehr gut eingestellt werden, wobei Versuche gezeigt haben, dass der Elastizitätsmodul der Materialmischung nicht linear vom Anteil der Zusatzkompo- nente abhängt.
Vorzugsweise ist eine erfindungsgemäße Feder durch Spritzgießen hergestellt. So kann die Feder sehr kostengünstig und in sehr großer Stückzahl hergestellt werden. Vorzugsweise ist die Federform derart gestaltet, dass sie bei ihrer Herstellung spritzgusswerkzeugseitig keine Hinterschnitte ausbildet. Vorzugsweise ist die Feder hierdurch einfach aus den Spritzgusswerkzeugen entfernbar, insbesondere zerstörungs- frei.
Eine erfindungsgemäße Feder bildet vorzugsweise ein Ventilelement eines Einlassventils und/oder Auslassventils. Dies ist einem kompakten und einfachen Aufbau, insbesondere einer Pumpe bzw. Abgabevorrichtung, dienlich.
Ein sechster, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine, insbesondere manuell betätigbare, Abgabevorrichtung, die mindestens eine erfindungsgemäße Feder aus Kunststoff insbesondere gemäß einer der vorgenannten Aspekte aufweist, beispielsweise zur Rückstellung eines Pumpenkolbens und/oder eines Einlassventils oder Auslassventils. So kann insbesondere eine sehr gute Benutzerfreundlichkeit bzw. leichte Bedienbarkeit bei hoher Standzeit und/oder eine vollständige Recycelbarkeit der Abgabevorrichtung erreicht werden.
Ein siebter, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung be- trifft eine, insbesondere manuell betätigbare, Abgabevorrichtung, die mindestens eine Feder aus Kunststoff aufweist, beispielsweise zur Rückstellung eines Pumpenkolbens, wobei die Differenz zwischen der Rückstellkraft der in einem maximal komprimierten Zustand befindlichen Feder und der Rückstellkraft dieser in einem minimal komprimierten Zustand befindlichen Feder kleiner als 20 N, bevorzugt kleiner als 15 N, besonders bevorzugt kleiner als 10 N, ist. So kann erreicht werden, dass die zum Betätigen der Abgabevorrichtung notwendige Kraft während der Betätigung nur geringfügig zunimmt. Dies ist einer hohen Benutzerfreundlichkeit zuträglich.
Ein achter, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine, insbesondere manuell betätigbare, Abgabevorrichtung, die mindestens eine Feder aus Kunststoff aufweist, beispielsweise zur Rückstellung eines Pumpenkolbens und/oder als Ventilelement eines Einlassventils oder Auslassventils, wobei die Feder in einem minimal komprimierten Zustand in der Abgabevorrichtung um mindestens 5 %, insbesondere 10 %, vorgespannt beziehungsweise komprimiert ist und diese Feder in einem maximal komprimierten Zustand in der Abgabevorrichtung um weniger als 30 %, insbesondere weniger als 25 %, besonders bevorzugt weniger als 20 %, komprimiert ist. Versuche haben gezeigt, dass die Feder gerade in diesem Bereich eine hohe Standfestigkeit zeigt. Insbesondere wird durch die vorgesehene Begrenzung der maximalen Komprimierung der Feder im Endzustand eine plastische Verformung der Feder vermieden. So kann durch die Mindest- und Maximalkomprimierung der Feder die Lebensdauer bzw. Standzeit der Abgabevorrichtung erhöht werden.
Vorzugsweise ist die Feder im Ausgangszustand der Abgabevorrichtung minimal vorgespannt bzw. komprimiert und/oder im Endzustand der Abgabevorrichtung maximal komprimiert. So kann ein einfacher und kompakter Aufbau der Abgabevorrich- tung erreicht werden.
Ein neunter, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Feder als Rückstellelement eines Pumpenkolbens und/oder eines Einlassventils oder Auslassventils, insbesondere ei- ner vorzugsweise manuell betätigbaren Abgabevorrichtung, für die Abgabe eines vorzugsweise kosmetischen Fluids bzw. Produkts. So ergeben sich entsprechende Vorteile.
Insbesondere löst oder verringert die erfindungsgemäße Kunststofffeder das Prob- lern einer unerwünschten schnellen Ermüdung, einer unerwünschten bzw. starken Flysterese und/oder einer unerwünschten bzw. starken Abweichung von einer linearen Federkennlinie bei sonstigen Kunststofffedern.
Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Feder einen einfachen, stabilen, kompak- ten und/oder kostengünstigen Aufbau einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung bzw. Pumpe und/oder unterstützt eine hygienische Förderung bzw. Abgabe des Produkts in/aus einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung bzw. Pumpe und/oder die vollständige bzw. einfache Recyclebarkeit der Abgabevorrichtung bzw. Pumpe. Die oben genannten Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ergebenden Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung können grundsätzlich unabhängig voneinander, aber auch in beliebiger Kombination realisiert werden. Weitere Aspekte, Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Es zeigt: Fig. 1 einen schematischen Schnitt einer vorschlagsgemäßen Pumpe bzw. Abgabevorrichtung mit einer vorschlagsgemäßen Feder aus Kunststoff als Flauptfeder und einer vorschlagsgemäßen Feder aus Kunststoff als Auslassfeder gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Flauptfeder gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt der Feder gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Ansicht der vorschlagsgemäßen Flauptfeder gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt der Feder gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine schematische Ansicht der vorschlagsgemäßen Flauptfeder gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 7 eine schematische Frontalansicht der Feder gemäß Fig. 6;
Fig. 8 einen schematischen Längsschnitt der Feder gemäß Fig. 6; Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht des strichpunktierten Bereichs von Fig. 6; Fig. 10 eine schematische Ansicht der vorschlagsgemäßen Flauptfeder gemäß einer vierten Ausführungsform;
Fig. 11 eine schematische Frontalansicht der Feder gemäß Fig. 10; Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht des strichpunktierten Bereichs von Fig. 10;
Fig. 13 eine schematische Ansicht der vorschlagsgemäßen Flauptfeder gemäß einer fünften Ausführungsform; Fig. 14 einen schematischen Längsschnitt der Feder gemäß Fig. 13;
Fig. 15 eine vergrößerte Ansicht des strichpunktierten Bereichs von Fig. 13; Fig. 16 eine schematische Ansicht der vorschlagsgemäßen Flauptfeder gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 17 einen schematischen Längsschnitt der Feder gemäß Fig. 16;
Fig. 18 eine schematische Ansicht der vorschlagsgemäßen Auslassfeder gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 19 eine schematische Frontalansicht der Feder gemäß Fig. 18;
Fig. 20 einen schematischen Längsschnitt der Feder gemäß Fig. 18; Fig. 21 ein erstes Diagramm; Fig. 22 ein zweites Diagramm;
Fig. 23 eine schematische Ansicht der vorschlagsgemäßen Auslassfeder gemäß einer zweiten Ausführungsform; und Fig. 24 einen schematischen Schnitt der vorschlagsgemäßen Auslassfeder gemäß der zweiten Ausführungsform.
In den teilweise nicht maßstabsgerechten, nur schematischen Figuren werden für gleiche, gleichartige oder ähnliche Bauteile und Komponenten dieselben Bezugszei- chen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn von einer wiederholten Beschreibung abgesehen wird.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer vorschlagsgemäßen Abgabe- Vorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 mit ein oder zwei vorschlagsgemäßen Federn 9, 16.
Die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 dient vorzugsweise der Abgabe eines, vorzugsweise fluidischen bzw. flüssigen Produkts 2, insbesondere als Sprühstrahl, Sprühnebel und/oder Aeorosol.
Besonders bevorzugt dient das Fluid bzw. Produkt 2 kosmetischen Zwecken oder der Schönheitspflege. Beispielsweise handelt es sich um Flaarspray, Flaarschaum, Sonnenschutzmittel o. dgl. Die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 kann jedoch auch für Reinigungsmittel, Haushaltsmittel oder sonstige Produkte 2 eingesetzt werden. Vorzugsweise weist die Abgabevorrichtung 1 einen Behälter 3 für das Produkt 2, einen Abgabekopf 4, ein Verbindungsteil 5, ein Gehäuseteil 6 und/oder die Pumpe 7 auf.
Die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Pro- dukt 2, insbesondere ein vordefiniertes Volumen des Produkts 2, aus dem Behälter 3 zu saugen bzw. zu fördern, unter Druck zu setzen und/oder unter Druck abzugeben.
Vorzugsweise kann das Fluid bzw. Produkt 2 über den Abgabekopf 4 bzw. eine Düse 4A des Abgabekopfs 4 bzw. Abgabevorrichtung 1 abgegeben werden.
Die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 wird vorzugsweise mittels des Verbindungsteils 5 und/oder Gehäuseteils 6 am Behälter 3 angebracht bzw. mit diesem verbunden, bspw. aufgerastet oder verschraubt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Abgabekopf 4 bzw. das Gehäuseteil 6 vorzugsweise mittels des Verbin- dungsteils 5 mit dem Behälter 3, vorzugsweise form-, kraft- und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Verschrauben, verbunden oder verbindbar. Es sind jedoch auch Lösungen möglich, bei denen der Abgabekopf 4 oder das Gehäuseteil 6 das Verbindungsteil 5 aufweist oder bildet und/oder der Abgabekopf 4 unmittelbar bzw. direkt mit dem Behälter 3 verbunden oder verbindbar ist.
Insbesondere hält das Verbindungsteil 5 und/oder Gehäuseteil 6 die Pumpe 7 bzw. dessen Pumpgehäuse 8 auslassseitig.
Beim Darstellungsbeispiel ist das Gehäuseteil 6 mit dem Pumpengehäuse 8 fest ver- bunden oder verrastet oder bildet einen Teil des Pumpengehäuses 8.
Die Pumpe 7 ist vorzugsweise zumindest teilweise oder vollständig innerhalb des Behälters 3 angeordnet. Vorzugsweise weist die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 ein Pumpengehäuse 8, die vorschlagsgemäße Feder 9 in Form einer Hauptfeder, einen Pumpenkolben 10, ein Einlassventil 11, ein Auslassventil 14 und/oder die (weitere) vorschlagsgemäße Feder 16 in Form einer Ventil- bzw. Auslassfeder auf. Vorzugsweise weist die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 eine Steigleitung 17 auf, die insbesondere an einem Ende bzw. Einlass der Pumpe 7 angeschlossen ist, vorzugsweise um das Produkt 2 aus dem Behälter 3 aufnehmen bzw. ansaugen zu können.
Das Einlassventil 11 weist vorzugsweise einen Einlassventilkörper 12 und einen Einlassventilsitz 13 auf. Vorzugsweise weist das Auslassventil 14 die Auslassfeder 16 und/oder einen Auslassventilkörper 15 und einen Auslassventilsitz 18 auf, insbesondere wobei die Aus- lassventilfeder 16 einstückig mit dem Auslassventilkörper 15 ausgebildet ist und/oder diesen gegen den Auslassventilsitz 18 in die Schließstellung drückt bzw. vorspannt bzw. das Auslassventil 14 schließt.
Insbesondere ist das Auslassventil 14 am oder im Pumpenkolben 10 angeordnet.
Vorzugsweise ragt der Pumpenkolben 10, insbesondere ein Kolbenschaft bzw. hohler Abschnitt 10A des Pumpenkolbens 10, aus dem Pumpengehäuse 8 bzw. dem Gehäuseteil 6 und/oder zum Abgabekopf 4 axial vor. Besonders bevorzugt weist das Gehäuseteil 6 bzw. Pumpengehäuse 8 eine (axiale) Öffnung auf, durch die sich der Kolben 10 bzw. Abschnitt 10A nach außen bzw. zum Abgabekopf 4 hin erstreckt.
Vorzugsweise weist das Gehäuseteil 6 bzw. Pumpengehäuse 8 einen axialen An- schlag 6A für den Pumpenkolben 10 auf.
Vorzugsweise weist die Pumpe 7 bzw. das Auslassventil 14 bzw. der Pumpenkolben 10 einen Auslass auf, insbesondere wobei dieser fluidisch mit dem Abgabekopf 4 verbunden ist.
Der Abgabekopf 4 ist vorzugsweise mit dem Kolben 10 insbesondere über den Schaft bzw. Abschnitt 10A fest und/oder fluidisch verbunden.
Vorzugsweise ist bzw. sind innerhalb des Pumpenkolbens 10 bzw. Abschnitts 10A und/oder im Abgabekopf 4 und/oder zwischen dem Pumpenkolben 10 und Abgabekopf 4 das Auslassventil 14 bzw. der Auslassventilkörper 15 und/oder die Auslassfeder 16 angeordnet. Insbesondere ist die Auslassfeder 16 an einem Ende an dem Abgabekopf 4 und/oder an ihrem anderen, gegenüberliegenden Ende an dem Pumpenkolben 10 widergelagert.
Insbesondere ist die Auslassfeder 16 vorgespannt eingebaut.
Vorzugsweise bilden bzw. begrenzen das Pumpengehäuse 8, das Einlassventil 11 und das Auslassventil 14 bzw. der Pumpenkolben 10 eine Pumpenkammer 7A der Pumpe 7. Vorzugsweise ist innerhalb der Pumpenkammer 7A bzw. innerhalb des Pumpengehäuses 8 die Hauptfeder 9 angeordnet.
Vorzugsweise ist die Hauptfeder 9 an einem Ende an dem Pumpenkolben 10 und/oder ihrem anderen, gegenüberliegenden Ende an dem Pumpengehäuse 8 oder Einlassventilkörper 12 widergelagert.
Insbesondere wird der Pumpenkolben 10 durch die Hauptfeder 9 in einen Schließ- bzw. Ausgangszustand gedrückt bzw. vorgespannt. Insbesondere ist die Hauptfeder 9 vorgespannt eingebaut.
Vorzugsweise weist bzw. weisen die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 das Pumpengehäuse 8 eine Längsachse A auf. Vorzugsweise ist die Pumpe 7 bzw. Pumpenkammer 7A axial bzw. entlang der Längsachse A und/oder von dem Einlass zu dem Auslass von dem Fluid / Produkt 2 durchströmbar.
Vorzugsweise sind/ist das Pumpengehäuse 8, das Einlassventil 11 , das Auslassven- til 14 und/oder der Pumpenkolben 10, die Hauptfeder 9 und/oder die Auslassfeder 16, besonders bevorzugt alle Bauteile bzw. Komponenten der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7, aus Kunststoff hergestellt und/oder spritzgegossen.
Vorzugsweise ist die Pumpe 7 als Verdrängerpumpe, insbesondere Dosierpumpe bzw. Hubkolbenpumpe, ausgebildet.
Durch Betätigen der Abgabevorrichtung 1 bzw. Niederdrücken des Abgabekopfs 4 bzw. eine Bewegung des Pumpenkolbens 10 nach unten bzw. in Richtung des Behälters 3 wird vorzugsweise der Druck in der Pumpenkammer 7A, in welcher sich vorzugsweise ein vordefiniertes Volumen des Produkts 2 befindet, erhöht, das Volumen der Pumpenkammer 7A verkleinert, die Hauptfeder 9 komprimiert und/oder die Abgabevorrichtung 1 in den Endzustand überführt.
Besonders bevorzugt öffnet das Auslassventil 14 (selbsttätig) bei Überschreiten eines bestimmten Drucks in der Pumpenkammer 7A bzw. einer Verkleinerung des Volumens der Pumpenkammer 7A mittels des Pumpenkolbens 10, insbesondere indem die Auslassfeder 16 komprimiert wird. So wird bei Überschreiten eines bestimmten Drucks (Öffnungsdrucks) das Produkt 2 aus der Pumpenkammer 7A über den Auslass an den Abgabekopf 4 abgegeben und optional - insbesondere mittels der Düse 4A - versprüht oder in sonstiger Weise abgegeben.
Nach Abgabe des Produkts 2 bzw. Beendigung der Pumpbetätigung bzw. -bewegung bzw. Erreichen des niedergedrückten Endzustands verringert sich der Druck und das Auslassventil 14 schließt wieder selbsttätig.
Nach Beendigung des Niederdrückens des Abgabekopfes 4 wird der Pumpenkolben 10 bzw. der Abgabekopf 4 vorzugsweise durch die Rückstellkraft bzw. Dekom- primierung der Hauptfeder 9 in den Ausgangzustand zurückgestellt bzw. -bewegt. Vorzugsweise verringert sich hierdurch der Druck in der Pumpenkammer 7A weiter bzw. entsteht ein Unterdrück, sodass das Einlassventil 11 geöffnet und das Produkt 2 aus dem Behälter 3 über den Einlass in die Pumpenkammer 7A gesaugt wird. Vorzugsweise schließt das Einlassventil 11 nach dem Druckausgleich bzw. bei der nächsten Betätigung (Niederdrücken des Kolbens 10) durch den Druckanstieg wieder selbsttätig.
Vorzugsweise ist der Einlassventilkörper 12 des Einlassventils 11 als langer Stab ausgebildet und/oder erstreckt sich entlang der Längsachse A.
Vorzugsweise ist der Einlassventilkörper 12 so ausgebildet bzw. dimensioniert, dass er - kurz bevor der Pumpenkolben 10 seine gedrückte Endposition erreicht - das Auslassventil 14 öffnen bzw. den Auslassventilkörper 15 vom Auslassventilsitz 18 abheben kann. Dies ist insbesondere bei der erstmaligen Benutzung wichtig, um Luft aus der Pumpenkammer 7A beim sogenannten Primen abgeben und die Pumpenkammer 7A mit Fluid/Produkt 2 füllen zu können. Der in Fig. 1 gezeigte Ausgangszustand der Abgabevorrichtung 1 bzw. der Pumpe 7 ist vorzugsweise derjenige Zustand, den die Pumpe 7, insbesondere der Pumpenkolben 10 bzw. der Abgabekopf 4, im unbetätigten Zustand und/oder selbsttätig bzw. durch die Federkraft der Flauptfeder 9 einnimmt. Im Ausgangszustand ist das Volu- men der Pumpenkammer 7A maximal und/oder die Flauptfeder 9 dekomprimiert (jedoch vorgespannt) und/oder der Pumpenkolben 10 bzw. Abgabekopf 4 in seiner oberen Endstellung bzw. Ruheposition.
Der Endzustand der Abgabevorrichtung 1 bzw. der Pumpe 7 ist vorzugsweise derje- nige Zustand, den die Pumpe 7, insbesondere der Pumpenkolben 10 bzw. der Abgabekopf 4, einnimmt wenn das Volumen der Pumpenkammer 7A minimal ist und das Auslassventil 14 geöffnet ist.
Im Endzustand (betätigten bzw. niedergedrückten Zustand) nimmt der Pumpenkol- ben 10 bei der Darstellung gemäß Fig. 1 seine untere Endposition ein und der Abgabekopf 4 befindet sich in seiner niedergedrückten Endposition.
Im Endzustand ist das Auslassventil 14 vorzugsweise durch den Einlassventilkörper 12 zwangsweise geöffnet.
Der Endzustand wird vorzugsweise mechanisch begrenzt, beispielsweise durch Anschlag des Abgabekopfs 4 am Behälter 3, Verbindungsteil 5 oder Gehäuseteil 6 oder auf sonstige Weise. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Einlassventilkörper 12 einen Endanschlag für den Pumpenkolben 10 bilden.
Beim Darstellungsbeispiel trifft der Einlassventilkörper 12, Auslassventilkörper 15 bzw. die Auslassfeder 16 vorzugsweise kurz vor Erreichen des Endzustands auf den Auslassventilkörper 15 bzw. die Auslassfeder 16, sodass die Auslassfeder 16 dämpfend bzw. abbremsend mit insbesondere zunehmender Kraft wirkt, bis der Pumpenkolben 10 und Abgabekopf 4 die Endposition bzw. Endzustand tatsächlich erreichen.
Im Folgenden werden anhand der weiteren Figuren bevorzugte Aspekte und Merkmale der vorschlagsgemäßen Feder 9 bzw. 16 näher erläutert. Wobei die Erläuterungen für die Flauptfeder 9 auch entsprechend oder ergänzend für die Auslassfeder 16 gelten und umgekehrt, ohne dass es einer Wiederholung bedarf. Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die erste Ausführungsform der vorschlagsgemäßen Hauptfeder 9, die auch beim Darstellungsbeispiel gemäß Fig. 1 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt diese Hauptfeder 9 in einem Längsschnitt. Fig. 2 und 3 zeigen die Hauptfeder 9 im entspannten, also relaxierten bzw. nicht eingebauten Zustand.
Vorzugsweise weist die Hauptfeder 9 eine (zentrale) Federachse B auf. Insbesondere verläuft die Federachse B bei eingebauter Hauptfeder 9 entlang bzw. koaxial zu der Längsachse A der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7.
Die Hauptfeder 9 weist einen federnden Abschnitt 9F auf, der vorzugsweise zumindest im Wesentlichen oder ausschließlich für die federnden Eigenschaften der Hauptfeder 9 verantwortlich ist.
Vorzugsweise weist die Hauptfeder 9 einen ersten bzw. hier unteren Endabschnitt / Träger 9C und/oder einen oberen Endabschnitt / Träger 9D auf.
Vorzugsweise bilden der untere Träger 9C und/oder der obere Träger 9D ein axiales Ende bzw. die axialen Enden der Hauptfeder 9.
Vorzugsweise weist die Hauptfeder 9 bzw. der federnde Abschnitt 9F einen bzw. mehrere, sich vorzugsweise zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende Windungen bzw. Stege 9B und/oder eine bzw. mehrere, sich vorzugsweise zumindest im Wesentlichen axial erstreckende Stützen 9A auf.
Vorzugsweise ist die Hauptfeder 9 bzw. der federnde Abschnitt 9F zumindest im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Besonders bevorzugt bilden die Stege 9B und Stützen 9A einen hohlzylindrischen Abschnitt 9F der Hauptfeder 9 bzw. des federnden Abschnitts 9F mit radialen Durchbrechungen.
Der federnde Abschnitt 9F weist ein Kunststoffvolumen V auf, das aufgrund der Durchbrechungen geringer ist als das Volumen des entsprechenden Hohlzylinders ohne Durchbrechungen, Hinterschneidungen u. dgl. Es ist anzumerken, dass die Hauptfeder 9 bzw. der federnde Abschnitt 9F ggf. auch eine von einer Hohlzylinderform abweichende Form, beispielsweise durch einen zunehmenden und/oder abnehmenden Innendurchmesser und/oder Außendurchmesser aufweisen kann. Hier bestimmt sich das Kunststoffvolumen V des federnden Ab- Schnitts 9F dann entsprechend aus dem tatsächlich zur Bildung des federnden Abschnitts 9F eingesetzten Materialvolumen.
Das Kunststoffvolumen V wird immer im nicht eingebauten Zustand, also relaxierten Zustand, der Hauptfeder 9, also im entspannten Zustand bestimmt.
Vorzugsweise ist die axiale Höhe H2 einer Stütze 9A der minimale axiale Abstand zweier benachbarte Stege 9B in dem Bereich, in dem die Stütze 9A die Stege 9B verbindet. Vorzugsweise ist die axiale Höhe H1 eines Stegs 9B durch den axialen Abstand zwischen dem axial niedrigsten Punkt eines Stegs 9B und dem axial höchsten Punkt dieses Stegs 9B definiert.
Vorzugsweise ist die axiale Dicke eines Stegs 9B durch den axialen Abstand an ei- nem infinitesimalen Umfangsrichtungsabschnitt des Stegs 9B zwischen dem axial niedrigsten Punkt dieses Umfangsrichtungsabschnitts des Stegs 9B und dem axial höchsten Punkt dieses Umfangsrichtungsabschnitts des Stegs 9B definiert.
Vorzugsweise ist die axiale Dicke eines Stegs 9B in Umfangsrichtung konstant oder verändert sich. Insbesondere ist die axiale Dicke eines Stegs 9B in Umfangsrichtung bei einer Hauptfeder 9 der ersten Ausführungsform konstant.
Vorzugsweise ist die axiale Dicke einer Stütze 9A durch den axialen Abstand an einem infinitesimalen Umfangsrichtungsabschnitt der Stütze 9A zwischen dem axial niedrigsten Punkt dieses Umfangsrichtungsabschnitts der Stütze 9A und dem axial höchsten Punkt dieses Umfangsrichtungsabschnitts der Stütze 9A definiert.
Vorzugsweise ist die axiale Dicke einer Stütze 9A in Umfangsrichtung konstant oder verändert sich. Insbesondere ist die axiale Dicke einer Stütze 9A in Umfangsrichtung bei einer Hauptfeder 9 der ersten Ausführungsform konstant.
Vorzugsweise ist die Höhe H2 größer als die Höhe H 1 , insbesondere das Verhältnis der axialen Höhe H2 zur axialen Höhe H1 größer als 1 ,2. Vorzugsweise ist der Querschnitt eines Stegs 9B zumindest im Wesentlichen rechteckförmig. Vorzugsweise ist der Querschnitt einer Stütze 9A zumindest im Wesentlichen rechteckförmig.
Als Querschnitt eines Stegs 9B, einer Stütze 9A oder einer Feder 9, 16 ist vorzugsweise ein Schnitt zu verstehen, dessen Schnittebene senkrecht zu der Haupterstre- ckungsebene dieses Stegs 9B, dieser Stütze 9A oder dieser Feder 9, 16 ist.
Vorzugsweise zeigt der untere Träger 9C und/oder der obere Träger 9D zumindest im Wesentlichen keine federnde Wirkung in axialer Richtung bzw. diese bilden steife und/oder hohlzylindrische bzw. ringförmige Lagerabschnitte.
Vorzugsweise schließt sich der federnde Abschnitt 9F mit ein oder mehreren axial ausgerichteten Stützen 9A an dem ersten und/oder zweiten Träger 9C, 9D an, insbesondere mit jeweils zwei Stützen 9A auf entgegengesetzten Seiten, also um 180° versetzt.
Vorzugsweise bilden ein Steg 9B und/oder mehrere Stege 9B, insbesondere ein bei der ersten Ausführungsform um 360° umlaufender bzw. ringförmiger Steg 9B und zwei Stützen 9A, eine Federlage 9E. Vorzugsweise ist der federnde Abschnitt 9F aus mehreren, sich wiederholenden und insbesondere identischen Federlagen 9E aufgebaut, wobei bei einem Übergang zum Träger 9C bzw. 9D auch eine unvollständige Federlage 9E - beispielsweise durch Weglassen eines Stegs 9B - auftreten bzw. vorgesehen sein kann. Bei der ersten Ausführungsform kann der um 360° umlaufende, also einen geschlossenen Ring bildende Steg 9B auch als eine Mehrzahl von Stegsegmenten bzw. Stegen 9B, hier zwei oder vier Stegsegmenten bzw. Stegen 9B, aufgefasst werden bzw. gebildet sein, die sich von einer Stütze 9A bis zur nächsten Stütze 9A der gleichen Federlage 9E oder beider Federlagen 9E erstrecken.
Vorzugsweise ist die axiale Flöhe bzw. Dicke einer Federlage 9E gegeben durch die Summe aus der Flöhe FH1 und der Flöhe FH2. Vorzugsweise ist die axiale Höhe einer Federlage 9E, der relaxierten Hauptfeder 9, größer als 1 mm, bevorzugt größer als 2 mm, und/oder kleiner als 12 mm, bevorzugt kleiner als 9 mm. Vorzugsweise sind die Stützen 9A einer Federlage 9E rotationssymmetrisch zur Federachse B angeordnet, vorzugsweise wobei die Zähligkeit der Rotationssymmetrie der Anzahl der Stützen 9A entspricht und beim ersten Ausführungsbeispiel 2 beträgt.
Vorzugsweise umfasst jede vollständige Federlage 9E einen vollständigen Steg 9B aus mehreren Stegsegmenten und eine oder mehrere Stützen 9A.
Ein Steg 9B ist insbesondere dann vollständig, wenn er sich um 360° um die Federachse B erstreckt und optional nach einem vollständigen Umlauf um die Federachse B in sich übergeht.
Vorzugsweise sind die Stützen 9A einer Federlage 9E in Umfangsrichtung um die Federachse B gleichmäßig verteilt.
Vorzugsweise sind die Stützen 9A einer Federlage 9E identisch ausgebildet.
Vorzugsweise ist unterhalb und/oder oberhalb der Stützen 9A (jeweils) ein Steg 9B angeordnet.
Vorzugsweise wird der Bereich eines Stegs 9B, der sich von einer Stütze 9A zu der nächstgelegenen Stütze 9A erstreckt als Stegsegment bezeichnet.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Stegsegmente eines Stegs 9B einer Federlage 9E identisch mit der Anzahl der Stützen 9A einer Federlage 9E. Vorzugsweise erstrecken sich die Stützen 9A einer relaxierten Hauptfeder 9 parallel zur Federachse B bzw. in axialer Richtung. Alternativ können die Stützen 9A in Umfangsrichtung geneigt sein. Insbesondere können die Stützen 9A zur Federachse B hin oder von dieser weg geneigt sein. Zusätzlich können die Stützen 9A gebogen sein, sodass sich die axiale Steigung einer Stützen 9A in Umfangsrichtung verändern kann, insbesondere mehrfach. Außerdem kann eine Stützen 9A gekrümmt sein.
Eine Krümmung bezeichnet vorzugsweise, dass sich die Querschnittsfläche in axialer Richtung und/oder Umfangsrichtung verändert, insbesondere mehrfach. Insbesondere erstrecken sich die Stützen 9A einer relaxierten Hauptfeder 9 der ersten Ausführungsform parallel zur Federachse B bzw. in axialer Richtung. Vorzugsweise erstrecken sich die Stege 9B einer relaxierten Hauptfeder 9 parallel zu einer Radialebene der Hauptfeder 9, die insbesondere senkrecht zur Federachse B ist. Alternativ können die Stege 9B in Umfangsrichtung geneigt sein, insbesondere derart, dass die Haupterstreckungsebene des Stegs 9B verkippt zu einer Radialebene der Hauptfeder 9 ist. Zusätzlich können die Stege 9B gebogen sein, sodass sich die axiale Steigung eines Stegs 9B in Umfangsrichtung verändern kann, insbesondere mehrfach. Außerdem kann ein Stege 9B gekrümmt sein.
Insbesondere erstrecken sich die Stege 9B einer relaxierten Hauptfeder 9 der ersten Ausführungsform parallel zu einer Radialebene der Hauptfeder 9, die insbesondere senkrecht zur Federachse B ist.
Vorzugsweise nimmt eine Stütze 9A in Umfangsrichtung um die Federachse B eine Breite ein und/oder senkrecht zu dieser Breite und senkrecht zu der axialen Dicke eine radiale Breite ein. Vorzugsweise verändert sich die Breite und/oder die radiale Breite einer Stütze 9A axial. Vorzugsweise weist eine Stütze 9A eine minimale Breite und/oder radiale Breite, und/oder eine maximale Breite und/oder radiale Breite auf.
Insbesondere ist die Breite und/oder die radiale Breite einer Stütze 9A einer relaxierten Hauptfeder 9 der ersten Ausführungsform axial konstant.
Vorzugsweise ist die Breite und/oder die radiale Breite einer Stütze 9A größer als 0,5 mm, bevorzugt größer als 1mm, und/oder kleiner als 8 mm, bevorzugt kleiner als 5 mm. Die Anzahl der Stützen 9A einer Federlage 9E ist nicht auf zwei beschränkt. Eine Federlage 9E kann beispielsweise auch nur eine Stütze 9A und/oder drei Stützen 9A und/oder vier Stützen 9A und/oder fünf Stützen 9A und/oder beliebig viele Stützen 9A aufweisen. Die Anzahl der Federlagen 9E der Hauptfeder 9 ist vorzugsweise größer als 3, bevorzugt größer als 5, und/oder kleiner als 20, bevorzugt kleiner als 15. Vorzugsweise sind die Stützen 9A einer oder jeder Federlage 9E umlaufend um die Federachse B äquidistant verteilt angeordnet oder haben die Stützen 9A einer Federlage 9E radial um die Federachse B umlaufend verschiedene Abstände. Vorzugsweise weisen alle Federlagen 9E dieselbe Anzahl an Stützen 9A auf.
Vorzugsweise sind die Stützen 9A von zwei aneinander angeordneten Federlagen 9E um die Federachse B gedreht bzw. versetzt zueinander angeordnet, vorzugsweise um 45°, insbesondere um 60°, besonders bevorzugt um 90°, verdreht bzw. versetzt zueinander. Vorzugsweise ist der Versatzwinkel der Quotient aus 180° und der Anzahl der Stützen 9A einer Federlage 9E.
Vorzugsweise ist die Periodizität der Stapelreihenfolge der Federlagen 9E zwei. Folglich sind beispielweise die erste, die dritte und die fünfte Federlage 9E identisch zueinander und/oder die zweite, vierte und sechste Federlage 9E identisch zueinander bezüglich ihrer Drehlage.
Optional kann die Stapelreihenfolge der Federlagen 9E auch eine größere Periodizität aufweisen, vorzugsweise wobei mehrere gleiche Federlagen 9E, die axial zuei- nander verdreht sind, aneinander angeordnet werden und/oder unterschiedliche Federlagen 9E aneinander angeordnet werden und/oder eine Kombination aus den zuvor genannten Varianten realisiert wird.
Periodizität der Stapelreihenfolge der Federlagen 9E bezeichnet generell bei der vor- liegenden Erfindung die Anzahl der aneinander angeordneten Federlagen 9E, bis die Stapelreihenfolge wieder in sich selbst übergeht, beispielsweise ist die Periodizität Stapelreihenfolge ABABAB zwei und die Periodizität Stapelreihenfolge ABCCABABCCAB sechs, wobei ein Buchstabe eine Federlage 9E darstellt. Vorzugsweise ist die Gesamtzahl der Stege 9B der Feder 9 eine ungerade Zahl.
Vorzugsweise sind die Stützen 9A, die am unteren Träger 9C angeordnet sind, axial zu den Stützen 9A, die am oberen Träger 9D angeordnet sind, verdreht. Vorzugsweise ist die Flauptfeder 9 bzw. der federnde Abschnitt 9F hohl bzw. zumindest im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Vorzugsweise ist das Verhältnis von einem Außendurchmesser RA des federnden Abschnitts 9F zu einem Innendurchmesser RI des federnden Abschnitts 9F, größer als 1,05, vorzugsweise wobei die in Relation gesetzten Außendurchmesser RA und Innendurchmesser RI auf einer axialen Flöhe des federnden Abschnitts 9F liegen.
Vorzugsweise ist das Verhältnis der Länge L des federnden Abschnitts 9F zu dem Außendurchmesser RA des federnden Abschnitts 9F größer als 1 ,2.
Vorzugsweise ist die Flauptfeder 9 entlang ihrer Federachse B komprimierbar.
Vorzugsweise bleiben die Stützen 9A bei der Komprimierung der Feder 9 zumindest im Wesentlichen parallel zur Federachse B.
Vorzugsweise verformen sich die Stege 9B bei der Kompression der Flauptfeder 9.
Vorzugsweise ist eine Abwicklung eines durch die Kompression der Flauptfeder 9 verformten Stegs 9B zumindest im Wesentlichen sinusförmig oder wellenförmig, wobei die Mittellinie eines Stegs 9B betrachtet wird. Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen der Flauptfeder 9 anhand der weiteren Figuren erläutert, wobei die bisherigen Ausführungen und Erläuterungen insbesondere entsprechend oder ergänzend gelten, auch wenn eine Wiederholung weggelassen wird, und primär nur Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform erläutert werden.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer vorschlagsgemäßen Flauptfeder 9. Fig. 5 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Flauptfeder 9 gemäß Fig. 4. Die zweite Ausführungsform der Flauptfeder 9 weicht insbesondere dahingehend von der ersten Ausführungsform ab, dass sie pro Federlage 9E genau eine Stütze 9A aufweist.
Die Stützen 9A zweier benachbarter Federlagen 9E sind vorzugsweise radial um 180° verdreht zueinander angeordnet. Vorzugsweise wird die Federachse B bei der Kompression der Hauptfeder 9 zickzackartig verbogen. Vorzugsweise mittein sich die mikroskopischen Verbiegungen der Federachse B makroskopisch betrachtet heraus. Vorzugsweise weisen die Stützen 9A eine Breite BS auf.
Die Breite BS ist vorzugsweise größer als 0,5 mm, bevorzugt größer als 1mm, und/oder kleiner als 8 mm, bevorzugt kleiner als 5 mm. Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform einer vorschlagsgemäßen Hauptfeder 9. Fig. 7 zeigt eine schematische Frontalansicht der Hauptfeder 9 gemäß Fig. 6, Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt der Hauptfeder 9 gemäß Fig. 6 und Fig. 9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des strichpunktierten Bereichs von Fig. 6.
Die Hauptfeder 9 der dritten Ausführungsform weicht insbesondere dahingehend von den ersten beiden Ausführungsformen ab, dass ihre umlaufenden Stege 9B ihre axiale Höhenposition und/oder ihre axiale Dicke in Umfangsrichtung um die Federachse B verändern.
Mit axialer Höhenposition ist vorzugsweise der axial höchste Punkt eines Stegs 9B in einem infinitesimalen Stegabschnitt in Umfangsrichtung gemeint.
Vorzugsweise ist die axiale Höhenposition eines Stegs 9B maximal und/oder minimal in dem Bereich, in dem in Richtung eines Trägers 9C, 9D eine Stütze 9A angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die axiale Dicke eines Stegs 9B in einem Bereich maximal und/oder minimal, in dem in Richtung eines Trägers 9C, 9D eine Stütze 9A angeordnet ist. Vorzugsweise ist die axiale Dicke eines Stegs 9B in einem Bereich minimal, der in Umfangsrichtung um die Federachse B genau zwischen zwei Bereichen eines Stegs 9B mit maximaler axialer Dicke des Stegs 9B liegt.
Vorzugsweise ist der Verlauf der axialen Dicke in einer Federebene 9E von einer der Stützen 9A der Federebene 9E zu einer benachbarten Stütze 9A der Federebene 9E: Dick-Dünn-Dick-Dünn-Dick. Insbesondere ist der Verlauf der axialen Dicke in einer Federebene 9E mit zwei Stützen 9A: Dick-Dünn-Dick-Dünn-Dick-Dünn-Dick- Dünn, wobei die Federebene 9E nach dem letzten dünn wieder in sich selbst übergeht.
Vorzugsweise ist die axiale Dicke eines Stegs 9B in einem Bereich maximal, in dem oberhalb von ihm und/oder unterhalb von ihm eine Stütze 9A angeordnet ist. Vorzugsweise ist die axiale Dicke eines Stegs 9B in einem Bereich minimal, der in Umfangsrichtung um die Federachse B genau zwischen zwei Bereichen eines Stegs 9B mit maximaler axialer Dicke des Stegs 9B liegt. Vorzugsweise ist die Flöhe FH1 eines Stegs 9B der axiale Abstand von dem niedrigsten Punkt des Stegs 9B zu dem höchsten Punkt desselben Stegs 9B.
Vorzugsweise sind die Breiten BS zweier Stützen 9A von zwei benachbarten Federlagen 9E unterschiedlich. Insbesondere ist die Breite BS der breiteren Stütze 9A mehr als 1,5 mal so groß, wie die Breite BS der schmaleren Stütze 9A.
Der Querschnitt der Stege 9B ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen trapezförmig. Fig. 10 zeigt in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform einer vorschlagsgemäßen Flauptfeder 9. Fig. 11 zeigt eine schematische Frontalansicht der Flauptfeder 9 gemäß Fig. 10 und Fig. 12 einen vergrößerten Ausschnitt des strichpunktierten Bereichs aus Fig. 10. Die Flauptfeder 9 der vierten Ausführungsform weicht dahingehend von den ersten drei Ausführungsformen ab, dass die Stützen 9A gekrümmt in die Stege 9B übergehen.
Vorzugsweise geht eine Stütze 9A abgerundet mit einem Krümmungsradius in einen Steg 9B über.
Vorzugsweise sind in einem Bereich in dem eine Stütze 9A und ein Steg 9B miteinander verbunden sind eine, bevorzugt mehrere, insbesondere alle Außenflächen einer Stütze 9A und/oder eines Stegs 9B gekrümmt.
Eine Außenfläche einer Stütze 9A oder eines Stegs 9B bezeichnet generell bei der vorliegenden Erfindung den Bereich, an bzw. auf dem keine Elemente angeordnet sind. Vorzugsweise gehen die Stege 9B und Stützen 9A jeweils mit einem Krümmungsradius größer als 1 mm ineinander über. Vorzugsweise ändert die Krümmung eines Stegs 9B und/oder einer Stütze 9A nicht ihre Richtung bzw. ihr Vorzeichen.
Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche eines Stegs 9B zumindest im Wesentlichen vieleckförmig mit gefasten und/oder abgerundeten Ecken, insbesondere mit vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Ecken.
Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche einer Stütze 9A rechteckförmig.
Fig. 13 zeigt in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform einer vorschlagsgemäßen Hauptfeder 9. Fig. 14 zeigt einen schematischen Längsschnitt ei- ner der Hauptfeder 9 gemäß Fig. 13 und Fig. 15 einen vergrößerten Ausschnitt des strichpunktierten Bereichs aus Fig. 13.
Die fünfte Ausführungsform der vorschlagsgemäßen Hauptfeder 9 weicht dahingehend von den bisherigen Ausführungsformen ab, dass sie keine Stützen 9A aufweist, sondern lediglich aus Stegen 9B gebildet wird.
Vorzugsweise ändern die Stege 9B umlaufend um die Federachse B ihre axiale Höhenposition, vorzugsweise wobei es einen Längsschnitt der Hauptfeder 9 gibt, welcher insbesondere die Federachse B enthält, in welchem die Stege 9B zickzackartig verlaufen.
Vorzugsweise geht ein Steg 9B in einen benachbarten Steg 9B über.
Vorzugsweise ist eine Federlage 9E durch einen Steg 9B gebildet.
Vorzugsweise ist die Höhe H1 eines Stegs 9B identisch mit der Höhe einer Federlage 9E.
Vorzugsweise ist eine Haupterstreckungsebene einer Federlage 9E verkippt zu einer Radialebene der Hauptfeder 9, insbesondere um mehr als 5°, bevorzugt mehr als 10°, und/oder weniger als 40°, bevorzugt weniger als 30°. Die axiale Dicke eines Stegs 9B ist in Umfangsrichtung vorzugsweise konstant, wobei dies nicht für die Bereiche gilt, in denen zwei Stege 9B ineinander übergehen.
Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche eines Stegs 9B zumindest im Wesentlichen trapezförmig.
Vorzugsweise ist die Höhe H1 eines Stegs 9B gegeben durch den axialen Abstand, zwischen den beiden niedrigsten Punkten zweier benachbarter Stege 9B. Dies wird in der Fig. 14 verdeutlicht, in welcher der Abstand zweier Schnittflächen von zwei benachbarten Federlagen 9E ermittelt wird, wobei hier jeweils der niedrigste Punkt eines Stegs 9B betrachtet wird.
Vorzugsweise ist der von zwei benachbarten Stegen 9B eingeschlossene Winkel größer als 10°, bevorzugt größer als 20°, und/oder kleiner als 60°, bevorzugt kleiner als 50°.
Fig. 16 zeigt in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform einer vorschlagsgemäßen Hauptfeder 9. Fig. 17 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Hauptfeder 9 gemäß Fig. 16.
Die sechste Ausführungsform der vorschlagsgemäßen Hauptfeder 9 weicht dahingehend von den bereits beschriebenen Ausführungsformen ab, dass sie ebenfalls nur aus Stegen 9B gebildet wird, die ihre axiale Höhenposition in Umfangsrichtung verändern, jedoch geht ein Steg 9B nach einem vollständigen Umlauf um die Feder- achse B, also nach 360° nicht in sich selbst über.
Zur vereinfachten Beschreibung wird die Hauptfeder 9 der sechste Ausführungsform beschrieben als sei sie eine Spiralfeder. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Hauptfeder 9 der sechsten Ausführungsform keine Spiralfeder ist, sondern eine aus Stegen 9B gebildet ist, die ihre axiale Höhenposition in Umfangsrichtung verändern, wobei ein Steg 9B nach einem vollständigen Umlauf um die Federachse B, also nach 360° nicht in sich selbst übergeht.
Vorzugsweise weist die Hauptfeder 9 einen Steigungswinkel, eine Windungsdicke WD, eine Windungsbreite WB und eine Ganghöhe HG auf.
Vorzugsweise ist die Ganghöhe HG größer als die Windungsdicke WD. Vorzugsweise ist die Windungsdicke WD größer als 0,5 mm, bevorzugt größer als 1 mm und/oder kleiner als 5 mm, bevorzugt kleiner als 4 mm.
Vorzugsweise ist die Windungsbreite WB größer als 0,5 mm, bevorzugt größer als 1 mm und/oder kleiner als 5 mm, bevorzugt kleiner als 4 mm.
Vorzugsweise ist die Ganghöhe HG größer als 2 mm, bevorzugt größer als 3 mm und/oder kleiner als 20 mm, bevorzugt kleiner als 15 mm. Vorzugsweise ist die Windungsdicke WD die axiale Höhe einer Querschnittsfläche der Spirale der Hauptfeder 9, in diesem Schnitt.
Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche rechteckförmig, insbesondere quadratförmig.
Vorzugsweise ist der Steigungswinkel - der relaxierten Hauptfeder 9 - größer als 5°, bevorzugt größer als 10°, und/oder kleiner als 40°, bevorzugt kleiner als 35°.
Der Steigungswinkel ist vorzugsweise der Winkel, in dem die Federwindung ansteigt.
Vorzugsweise ist die Ganghöhe HG die Summe aus der Windungsdicke WD und dem minimalen axialen Abstand zweier Querschnittsflächen der Spiralfeder, in einer Frontalansicht eines Schnitts, wobei die Schnittebene die Federachse B enthält. Nachfolgend wird die vorschlagsgemäße Auslassfeder 16, die bereits in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, näher erläutert, wobei die vorherigen Ausführungen und Aspekte und Merkmale bezüglich der Hauptfeder 9 entsprechend oder ergänzend auch ohne Wiederholung gelten und umgekehrt auch die nachfolgenden Ausführungen, Erläuterungen und Merkmale bezüglich der Auslassfeder 16 auch für die verschiedenen Ausführungsformen der Hauptfeder 9 entsprechend oder ergänzend gelten und kombiniert werden können.
Fig. 18 zeigt in schematischer Darstellung die Auslassfeder 16 im entsprechenden Zustand. Fig. 19 zeigt eine schematische Frontalansicht der Auslassfeder 16 gemäß Fig. 18 und Fig. 20 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Auslassfeder 16 gemäß Fig. 18.
Für die Auslassfeder 16 gelten ebenfalls die zuvor beschrieben Eigenschaften. Vorzugsweise weist die Auslassfeder 16 einen Auslassventilkörper 15, einen oberen Träger 16D, einen bzw. mehrere Stege 16B und/oder eine bzw. mehrere Stützen 16A und/oder eine Federachse B auf.
Vorzugsweise ist der von der Auslassfeder 16 gebildete geometrische Grundkörper zumindest im Wesentlichen kegelstumpfartig.
Vorzugsweise ist der Winkel zwischen der Federachse B und der Mantellinie eines von der Auslassfeder 16 gebildeten Kegelstupfs größer als 1°, bevorzugt größer als 1,5°, und/oder kleiner als 10°, bevorzugt kleiner als 5°.
Der federnde Abschnitt 16F weist im relaxierten Zustand vorzugsweise eine Länge L von mehr als 5 mm, bevorzugt mehr als 10 mm und/oder weniger als 50 mm, bevor- zugt weniger als 40 mm auf.
Der federnde Abschnitt 16F weist im vorgespannten bzw. eingebauten Zustand vorzugsweise eine Länge LV von mehr als 4 mm, bevorzugt mehr als 8 mm und/oder weniger als 40 mm, bevorzugt weniger als 32 mm auf.
Vorzugsweise ist der federnde Abschnitt 16F im vorgespannten bzw. eingebauten Zustand um mehr als 2 %, bevorzugt mehr als 3 %, und/oder weniger als 40 %, bevorzugt weniger als 35 % komprimiert. Der federnde Abschnitt 16F weist im maximal komprimierten Zustand vorzugsweise eine Länge LK von mehr als 3 mm, bevorzugt mehr als 7 mm, und/oder weniger als 35 mm, bevorzugt weniger als 27 mm auf.
Vorzugsweise ist der federnde Abschnitt 16F im maximal komprimierten Zustand um mehr als 3 %, bevorzugt mehr als 5 %, und/oder weniger als 60 %, bevorzugt weniger als 50 % komprimiert.
Vorzugsweise ist die Auslassfeder 16 so dimensioniert, dass das Auslassventil 14 während der (gesamten) Bewegung des Pumpenkolbens 10 nach oben bzw. in die Ausgangsposition bzw. während der gesamten Befüllung der Pumpenkammer geschlossen bleibt. Vorzugsweise ist die Auslassfeder 16 ebenso wie die Hauptfeder 9 aus Kunststoff, insbesondere einer Materialmischung, besonders bevorzugt aus demselben oder einem gleichartigen Material, wie nachfolgend beschrieben, hergestellt oder besteht daraus.
Mit der vorschlagsgemäßen Auslassfeder 16 wurden Versuche bezüglich der Hysterese, des Ermüdungsverhaltens, des Kraft-Weg-Diagramms und der Komprimierung durchgeführt. Demnach werden die nachfolgend erläuterten Merkmale der Feder 9, 16 bzw. Materialmischung(en) besonders bevorzugt.
Vorzugsweise ist die Auslassfeder 16 bzw. der federnde Abschnitt 16F derart ausgebildet ist, dass mindestens bis zu einer Kompression von 10 % der Kennwert K1 kleiner als 0,05 N/mm25, insbesondere kleiner als 0,025 N/mm25 und/oder größer als 0,0005 N/mm25 ist, wobei K1 = (W · L05)/(V · S2) ist, wobei W die Arbeit ist, um die Auslassfeder 16 aus dem relaxierten Zustand um den Weg S zu komprimieren, L die Länge des federnden Abschnitts 16F im relaxierten Zustand ist und V das Kunststoffvolumen des federnden Abschnitts 16F ist. Versuche haben erstaunlicherweise gezeigt, dass eine derartig ausgebildete Kunststofffeder eine sehr gute Ermüdungsresistenz aufweist und/oder zumindest im Wesentlichen reversibel kompri- mierbar ist.
Vorzugsweise gilt der Kennwert K1 alternativ oder zusätzlich für die Hauptfeder 9.
Vorzugsweise ist die Auslassfeder 16 bzw. der federnde Abschnitt 16F, 16F derart ausgebildet ist, dass mindestens bis zu einer Kompression von 10 % der Kennwert K2 kleiner als 0,005 mm 35, insbesondere kleiner als 0,0025 mm 35 und/oder größer als 0,00005 mm 3·5 ist, wobei K2 = (W · L°·5 · RA)/(V· AF · E · S2) ist, wobei W die Arbeit ist, um die Auslassfeder 16 aus dem relaxierten Zustand um den Weg S zu komprimieren, RA der Außendurchmesser des federnden Abschnitts 16F, AF der Ausfüllfaktor des relaxierten federnden Abschnitts 16F, E der Elastizitätsmodul des Materials des federnden Abschnitts 16F und V das Kunststoffvolumen des federnden Abschnitts 16F ist. Versuche haben unerwarteterweise gezeigt, dass eine derartig ausgebildete Kunststofffeder zumindest im Wesentlichen hysteresefrei ist und/oder zumindest im Wesentlichen ein lineares Kraft-Weg-Diagramm aufweist.
Vorzugsweise gilt der Kennwert K2 alternativ oder zusätzlich für die Hauptfeder 9. In der nachstehenden Tabelle sind für eine erfindungsgemäße Auslassfeder 16 und eine erfindungsgemäße Hauptfeder 9 die Kennwerte K1 und K2 und die zur Berechnung von K1 und K2 durch Versuche ermittelten Parameter dargestellt. Bei der Hauptfeder 9 handelt es sich um die erste Ausführungsform, wobei die Kennwerte K1 und K2 vorzugsweise ebenfalls für die anderen Ausführungsformen der Hauptfeder 9 gelten. Die untersuchten Federn 9 und 16 bestanden aus Kunststoff, nämlich einer Materialmischung mit 90 Gew.-% Propylen und 10 Gew.-% Polyethylen.
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Die Arbeit W wurde berechnet, indem das Wegintegral der Kraft entlang des Komprimierungswegs S bestimmt wurde.
Vorzugsweise wird das Kunststoffvolumen V des federnden Abschnitts 9F, 16F berechnet, indem vom axialen Anfang des federnden Abschnitts 9F, 16F bis zum axia- len Ende des federnden Abschnitts 9F, 16F über die - Material aufweisende - Querschnittsfläche integriert wird.
Vorzugsweise bezieht sich das Kunststoffvolumen V auf den federnden Abschnitt 9F im relaxierten Zustand.
Aus der Tabelle und den folgenden Diagrammen wird ersichtlich, dass Federn 9, 16, die den Kennwerten K1 und K2 genügen, zumindest im Wesentlichen hysteresefrei sind, zumindest im Wesentlichen reversibel komprimierbar sind und/oder eine gute Ermüdungsresistenz gegen häufige Komprimierung bzw. über längere Zeit aufweisen.
Als Verifizierung der Kennwerte K1 und K2 kann ebenfalls angesehen werden, dass die unterschiedlich ausgebildeten Federn 9, 16 sehr ähnliche Kennwerte K1 und K2 aufweisen (siehe Tabelle).
Fig. 21 ist ein Kraft-Weg-Diagramm der untersuchten Auslassfeder, wobei der Verlauf einer ersten Komprimierung LK1 und ersten Dekomprimierung LD1 und der zehnten Komprimierung LK10 und zehnten Dekomprimierung LD10 dargestellt werden. Auf der x-Achse ist der Komprimierungsweg S der Auslassfeder 16 dargestellt und auf der y-Achse ist die Rückstellkraft F der Auslassfeder 16 in Abhängigkeit von dem Komprimierungsweg S dargestellt. Der Versuch wurde unter anwendungsrealistischen Versuchsbedingungen durchgeführt, nämlich bei Raumtemperatur von etwa 20 °C bis 25 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 50 %.
Aus Fig. 21 ergibt sich, dass die Rückstellkraft bei voller Kompression von etwa 8,7 N auf 8,3 N, also nur minimal zwischen erster und zehnter Kompression bzw. Betätigung sinkt.
Aus dem Diagramm können vorzugsweise die folgenden Parameter berechnet werden.
Die zur ersten Komprimierung benötigte Arbeit beträgt 0,02175 J und die zur zehnten Komprimierung benötigte Arbeit beträgt 0,02075 J.
Die bei der ersten Dekomprimierung freiwerdenden Arbeit beträgt 0,01985 J und die bei der zehnten Dekomprimierung freiwerdenden Arbeit beträgt 0,01900 J.
Folglich ist der relative Unterschied zwischen der zur ersten/zehnten Komprimierung benötigten Arbeit und der bei der ersten/zehnten Dekomprimierung freiwerdenden Arbeit kleiner als 30 % ist. Folglich ist die Feder zumindest im Wesentlichen hysteresefrei. Außerdem ist der relative Unterschied zwischen der zur ersten Komprimierung und zur zehnten Komprimierung benötigten Arbeit kleiner als 25 % ist. Folglich ist die Feder zumindest im Wesentlichen ermüdungsresistent. Die Kraft-Weg Diagramme sind außerdem ziemlich linear, sodass die erfindungsgemäße Auslassfeder 16 zumindest im Wesentlichen ein lineares Kraft-Weg-Dia- gramm aufweist.
Außerdem zeigt das Diagramm, dass sich die Steigung eines Komprimierungs-Gra- phen LK1 , LK10 bzw. Dekomprimierungs-Graphen LD1, LD10 nie um mehr als 30° während einer Komprimierung bzw. Dekomprimierung verändert.
Folglich ist die Auslassfeder 16 zumindest im Wesentlichen hysteresefrei, zumindest im Wesentlichen reversibel komprimierbar und weist eine gute Ermüdungsresistenz gegen häufige Komprimierung auf.
Vorzugsweise gelten die Kennwerte K1 und/oder K2 für die Auslassfeder 16 und/oder die Flauptfeder 9. Vorzugsweise ist die Flauptfeder 9 der ersten bis sechsten Ausführungsform für die Verwendung als ein Rückstellelement eines Pumpenkolbens 10 und/oder als ein Element eines Einlassventils 11 vorgesehen.
Vorzugsweise weist die Auslassfeder 16 eine größere Federkonstante als die Flaupt- feder 9 auf.
Vorzugsweise ist die Auslassfeder 16 für die Verwendung als ein Ventilkörper 15 eines Auslassventils 14 vorgesehen bzw. bildet diesen. Fig. 22 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf bzw. Abfall der Rückstellkraft der konstant um 3 mm vorgespannten bzw. komprimierten Auslassfeder 16, dessen Kennwerte in der voranstehenden Tabelle aufgeführt sind.
Auf der x-Achse ist die Zeit in Sekunden und auf der y-Achse ist die Rückstellkraft F der Auslassfeder 16 in Newton aufgetragen. Der Versuch wurde unter anwendungsrealistischen Versuchsbedingungen durchgeführt, wie bei Bestimmung des Diagramms gemäß Fig. 21 und Durchführung der sonstigen Versuche und Messungen. Das Diagramm zeigt, dass die Rückstellkraft der Auslassfeder 16 zunächst abnimmt und sich dann asymptotisch einem Grenzwert von etwa 50 % nähert. Die Rückstellkraft der Auslassfeder 16 verringert sich insbesondere um weniger als 50 % innerhalb von 100 h, hier. Hier sieht man, dass die Auslassfeder 16eine relativ gute Ermüdungsresistenz gegen eine lange anhaltende, konstante Komprimierung aufweist. Dementsprechend ergibt sich eine gute Standfestigkeit bzw. lange Lagerbarkeit der komprimierten Fe- ser 9, 16 bzw. der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7. Die voranstehenden und folgenden Ausführungen bezüglich der vorschlagsgemäßen Hauptfeder 9 gelten entsprechend auch für die vorschlagsgemäße Auslassfeder 16 und umgekehrt, wie bereits erwähnt, sodass nachfolgend auch generell nur auf die Federn 9 bzw. 16 Bezug genommen oder verwiesen wird. Die Feder 9 bzw. 16 ist aus Kunststoff hergestellt bzw. besteht daraus.
Vorzugsweise ist der Kunststoff eine Materialmischung. Vorzugsweise enthält die Materialmischung eine Basiskomponente und eine Zusatzkomponente. Vorzugsweise ist die Materialmischung zu mindestens 50 Gew.-% und/oder maximal 95 Gew.-%, insbesondere maximal 90 Gew.-%, aus der Basiskomponente gebildet.
Vorzugsweise ist die Basiskomponente aus Polypropylen gebildet oder besteht daraus.
Vorzugsweise ist der Elastizitätsmodul der Basiskomponente größer als 1000 MPa und/oder ist die Dehngrenze der Basiskomponente bis zum Eintreten eines Materialbruchs kleiner als 1 %. Vorzugsweise wird zur Bestimmung der Dehngrenze bis zum Eintreten eines Materialbruchs ein zylinderförmiger Stab aus diesem Material mit einem Durchmesser von 1 cm und einer Länge von 10 cm, durch an seinen axialen Enden entlang der Längsachse wirkende Kräfte, auseinandergezogen und die relative Längenänderung beim Materialbruch definiert die Dehngrenze.
Vorzugsweise ist die Dichte der Zusatzkomponente bzw. Materialmischung gleich oder kleiner als 0,9 g/cm3.
Vorzugsweise ist der Elastizitätsmodul der Zusatzkomponente kleiner als 1000 MPa ist und/oder ist die Dehngrenze bis zum Eintreten eines Materialbruchs der Zusatzkomponente größer als 1 % ist.
Vorzugsweise ist die Materialmischung aus einem Thermoplasten und einem Elastomer gebildet.
Vorzugsweise weist die Zusatzkomponente Polyethylen, Ethylen-Okten Copolymere als Polyolefin-Elastomer und/oder isotaktische Propylen-Wiederholungseinheiten mit zufälliger Ethylenverteilung als Polyolefin-Elastomer, auf oder ist daraus ausgewählt.
Vorzugsweise ist der Elastizitätsmodul der Materialmischung kleiner als 1500 MPa.
Vorzugsweise ist der Elastizitätsmodul der Materialmischung nicht linear von dem Anteil der Basiskomponente bzw. dem Anteil der Zusatzkomponente abhängig.
Vorzugsweise werden die Materialien der Materialmischung, insbesondere bevor die Feder 9, 16 aus der Materialmischung hergestellt wird, homogen physikalisch miteinander vermischt, insbesondere durch mechanisches Rühren.
Vorzugsweise wird die Feder 9, 16 durch Spritzgießen hergestellt. Es sind aber auch andere Flerstellungsvarianten möglich.
Vorzugsweise ist die Feder 9, 16 bzw. der federnde Abschnitt 9F, 16F derart ausgebildet, dass sie Spritzgießwerkzeugseitig bzw. von außen hinterschnittfrei ist, sodass die Spritzgusswerkzeuge nach Erstarren des Kunststoffs entfernt werden können. Vorzugsweise weist die Feder 9, 16 eine Federkonstante von weniger als 10 N/mm, bevorzugt von weniger als 5 N/mm, besonders bevorzugt von weniger als 2 N/mm, auf. Durch bionische Maßnahmen wird die Lastenaufnahme der Feder 9, 16 optimiert. Vorzugsweise gehen die Stege 9B, 16B und Stützen 9A, 16A jeweils mit einem Krümmungsradius größer als 1 mm ineinander über. So kann erreicht werden, dass die Lastenverteilung innerhalb der Feder 9, 16 optimiert ist. Flierdurch wird die plas- tische Verformung der Feder 9, 16 in diesen Bereichen vermieden. Dies wurde durch finite Elemente Berechnungen ermittelt. Insbesondere kann die Feder 9, 16 dadurch sehr materialsparsam ausgebildet werden.
Optional wird die Feder 9, 16 bei ihrer ersten Komprimierung plastisch verformt und ist bei nachfolgenden Komprimierung zumindest im Wesentlichen reversibel komprimierbar.
Vorzugsweise weist der federnde Abschnitt 9F, 16F der Feder 9, 16 einen Ausfüllfaktor von mehr als 30 %, insbesondere mehr als 50 % und/oder weniger als 90 %, insbesondere weniger als 80 % auf.
Als Ausfüllfaktor wird generell bei der vorliegenden Erfindung das Verhältnis des Materialvolumens zu dem Verhältnis des Volumens der geometrischen Form die von dem federnden Abschnitt 9F, 16F gebildet wird bezeichnet, beispielsweise bei einer hohlzylinderförmigen Feder 9, 16 das Materialvolumen V des federnden Abschnitts 9F, 16F im Verhältnis zu dem Volumen des von dem federnden Abschnitt 9F,16F gebildeten Hohlzylinders.
Vorzugsweise ist die Feder 9, 16 als Kompressionsfeder ausgebildet. Insbesondere wird sie deshalb vorzugsweise bei ihrer Verwendung nicht über ihren relaxierten Zustand hinaus gedehnt bzw. gestreckt.
Vorzugsweise bleibt die Federachse B der Feder 9, 16 beim Einfedern bzw. Komprimieren zumindest im Wesentlichen erhalten, vorzugsweise wobei dies durch die Ausbildungsform der Feder 9, 16 und/oder sich gegenseitig aufhebende Krümmungen oder Neigungen der Federlagen 9B beim Einfedern bzw. Komprimieren der Feder 9, 16 und/oder eine externe Krümmungssicherung der Feder 9, 16, erreicht ist.
Vorzugsweise befindet sich die Feder 9, 16 in einem vorgespannten Zustand, wenn sich die Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 in dem Ausgangszustand befindet und/oder wird die Feder 9, 16 permanent in einem komprimierten Zustand betrieben. Bevorzugt muss zu Beginn der Betätigung der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7 beziehungsweise zur Komprimierung der, insbesondere im Ausgangszustand der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7, vorgespannten Hauptfeder 9 eine anfängliche Betätigungskraft F von weniger als 15 N, bevorzugt weniger als 10 N, besonders bevorzugt weniger als 5 N auf ein Betätigungselement bzw. den Abgabekopf 4 der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe bzw. auf die Hauptfeder 9 ausgeübt werden.
Bevorzugt ist die auszuübende Betätigungskraft zum Erreichen des Endzustands der Abgabevorrichtung 1 beziehungsweise zum Erreichen der maximalen Kompression der Hauptfeder 9 kleiner als 50 N, bevorzugt kleiner als 35 N, besonders bevorzugt kleiner als 15 N.
Bevorzugt ist das Verhältnis zwischen der Rückstellkraft der Hauptfeder 9 im maximal komprimierten Zustand beziehungsweise Endzustand der Abgabevorrichtung 1 und der Rückstellkraft der Hauptfeder 9 im vorgespannten Zustand beziehungsweise Ausgangszustand der Abgabevorrichtung 1 kleiner als 6, bevorzugt kleiner als 4.
Bevorzugt ist die Differenz zwischen der Rückstellkraft der in einem maximal komprimierten Zustand befindlichen Feder 9, 16 und der Rückstellkraft der in einem mi- nimal komprimierten Zustand befindlichen Feder 9, 16 kleiner als 20 N, bevorzugt kleiner als 15 N, besonders bevorzugt kleiner als 10 N.
Vorzugsweise ist die Feder 9, 16 torsionsfrei komprimierbar. Eine mögliche Torsionssicherung der Feder 9, 16 könnte realisiert sein, indem ein radial hervorstehender Teil der Feder 9, 16 in einer oder mehreren Aussparung/en des Pumpengehäuses, die vorzugsweise parallel zu der Federachse B ist/sind, geführt wird. Vorzugsweise wird die Feder 9, 16 einstückig mit anderen Elementen der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7, wie dem Auslassventilkörper 15, ausgebildet. Dies ermöglicht einen einfachen, kostengünstigen und kompakten Aufbau der Abgabevorrichtung 1 bzw. Pumpe 7. Der federnde Abschnitt 9F weist im vorgespannten bzw. eingebauten Zustand vorzugsweise eine Länge LV von mehr als 15 mm, bevorzugt mehr als 20 mm und/oder weniger als 90 mm, bevorzugt weniger als 80 mm auf. Vorzugsweise ist der federnde Abschnitt 9F im vorgespannten bzw. eingebauten Zustand um mehr als 2 %, bevorzugt mehr als 3 % und/oder weniger als 40 %, bevorzugt weniger als 35 % komprimiert. Der federnde Abschnitt 9F weist im maximal komprimierten Zustand vorzugsweise eine Länge LK von mehr als 13 mm, bevorzugt mehr als 17 mm und/oder weniger als 80 mm, bevorzugt weniger als 70 mm auf.
Vorzugsweise ist der federnde Abschnitt 9F im maximal komprimierten Zustand um mehr als 3 %, bevorzugt mehr als 5 % und/oder weniger als 60 %, bevorzugt weniger als 50 % komprimiert.
Die Kompression des federnden Abschnitts 9F ist vorzugsweise gegeben durch (1- ((L-S)/L))*100 %, wobei L die Länge des federnden Abschnitts 9F im relaxierten Zu- stand ist und S der Komprimierungsweg des federnden Abschnitts 9F ist.
Wie bereits erwähnt ist eine erfindungsgemäße Feder 9, 16 vorzugsweise zumindest im Wesentlichen hysteresefrei, ermüdungsresistent, reversibel komprimierbar und/oder weist eine erfindungsgemäße Feder 9, 16 vorzugsweise zumindest im We- sentlichen ein lineares Kraft-Weg-Diagramm auf.
Unter Flysterese einer Feder 9, 16 ist bei der vorliegenden Erfindung ein Unterschied zwischen dem Kompressionsverhalten und dem Dekompressionsverhalten einer Feder zu verstehen. Insbesondere ist bei einer Feder 9,16 die eine Hysterese aufweist die benötigte Arbeit um die Feder 9 aus einem relaxierten Zustand in einen komprimierten Zustand zu bringen größer als die bei der Dekomprimierung der Feder 9, 16 aus diesem Zustand heraus freiwerdende Arbeit. Insbesondere liegen in einem Kraft- Weg-Diagramm von einer Feder 9, die eine Hysterese aufweist, die Komprimierungskurve und die Dekomprimierungskurve nicht übereinander.
Bei einer zumindest im Wesentlichen hysteresefreien Feder 9, 16 ist die relative Differenz zwischen der Arbeit, die benötigt wird, um die Feder 9 aus einem relaxierten Zustand in einen komprimierten Zustand zu bringen, und der Arbeit, die bei der Dekomprimierung der Feder 9, 16 aus diesem Zustand heraus frei wird kleiner als 30 %, bevorzugt kleiner als 20 %, besonders bevorzugt kleiner als 10 %. Insbesondere ist die Größe der Hysterese abhängig von der Stärke der Komprimierung der Feder 9, 16. Eine erfindungsgemäße Feder ist vorzugsweise hysteresefrei, wenn die Feder weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 30 %, besonders bevorzugt weniger als 40 % komprimiert wird.
Bevorzugt ist eine Feder 9, 16 ermüdungsresistent, wenn sie mehr als 100 Mal, be- vorzugt mehr als 200 Mal, besonders bevorzugt mehr als 500 Mal um weniger als 20 %, bevorzugt um weniger als 30 %, besonders bevorzugt um weniger als 40 % komprimierbar ist, ohne dass sich die Federkonstante der Feder 9, 16 um mehr als 30 % verringert und/oder erhöht. Insbesondere ist eine Feder 9, 16 ermüdungsresistent, wenn sie länger als 1000 Stunden, bevorzugt länger als 5000 Stunden, beson- ders bevorzugt länger als 20000 Stunden um weniger als 20 % komprimiert sein kann, ohne dass sich die Federkonstante der Feder 9, 16 um mehr als 50 % verringert.
Reversibel komprimierbar bezeichnet generell bei der vorliegenden Erfindung in Be- zug auf eine Feder 9, 16, dass die Feder 9, 16 vor und nach einer Komprimierung die gleiche Form, relaxierte Länge und/oder Federkonstante aufweist. Insbesondere ist eine Feder 9, 16 zumindest im Wesentlichen reversibel komprimierbar, wenn sich die relaxierte Länge und/oder Federkonstante durch eine Kompression nur um weniger als 35 % verändert. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Feder 9, 16 bis zu einer Kompression von weniger als 20 % bevorzugt von weniger als 30 %, besonders bevorzugt von weniger als 40 % zumindest im Wesentlichen reversibel komprimierbar.
Eine Feder 9, 16 weist ein zumindest im Wesentlichen lineares Kraft-Weg-Diagramm auf, wenn die Rückstellkraft der Feder 9, 16 ein zumindest im Wesentlichen proportional zum Kompressionsweg der Feder 9, 16 ist. Insbesondere ist ein Kraft-Weg- Diagramm zumindest im Wesentlichen linear, wenn sich die Steigung des Graphen in einem Kraft-Weg-Diagramm um weniger als 30 % verändert. Insbesondere ist das Kraft-Weg-Diagramm einer erfindungsgemäßen Feder 9, 16 bis zu einer Kompres- sion der Feder 9, 16 von weniger als 20 %, bevorzugt von weniger als 30 %, besonders bevorzugt von weniger als 40 % zumindest im Wesentlichen linear.
In Fig. 23 und 24 ist eine zweite Ausführungsform der Auslassfeder 16 dargestellt, die nachfolgend näher beschrieben wird. Die voranstehenden Erläuterungen bezüg- lieh der Auslassfeder 16 gelten vorzugsweise auch für die zweite Ausführungsform, sofern nicht explizit etwas anderes erläutert ist oder die voranstehenden Erläuterungen offensichtlich inkompatibel mit den nachfolgenden Erläuterungen sind. Die in Fig. 23 und 24 dargestellte Ausführungsform der Auslassfeder 16 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Auslassfeder 16 aus den Figuren 18 bis 20 insbesondere durch eine andere Ausbildung der Federelemente, die bei der Ausführungsform der Auslassfeder 16 aus den Figuren 18 bis 20 vorzugsweise durch die Stege 16B und Stützen 16A gebildet sind.
In der in Fig. 23 und 24 dargestellten Ausführungsform weist die Auslassfeder 16 vorzugsweise eine blattfederartige bzw. tellerfederartige Konstruktion auf. Vorzugsweise weist die Auslassfeder 16 mindestens ein, bevorzugt mindestens zwei oder mehr, Federelemente 19 auf. Die Federelemente 19 sind vorzugsweise axial hintereinander angeordnet.
Die Federelemente 19 sind vorzugsweise gleichartig, insbesondere identisch, aus- gebildet.
Ein Federelement 19 weist vorzugsweise jeweils zwei gleichartige, insbesondere identisch und/oder spiegelbildlich zueinander ausgebildete, Abschnitte 20 auf oder sind dadurch gebildet. Die Abschnitte 20 erstrecken sich vorzugsweise im Wesentli- chen quer zur Federachse B, insbesondere der Auslassfeder 16. Vorzugsweise sind die Abschnitte 20 flächig ausgebildet.
Die Federelemente 19 und/oder Abschnitte 20 bestehen vorzugsweise jeweils aus Kunststoff, insbesondere Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP), und/oder ei- nem elastischen Material.
Vorzugsweise sind die Abschnitte 20 eines Federelements 19 jeweils spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene SE ausgebildet und/oder angeordnet, bevorzugt wobei die Spiegelebene SE quer, insbesondere senkrecht, zur Federachse B verläuft. Dies ist insbesondere in Fig. 24 dargestellt.
Die Abschnitte 20 sind vorzugsweise gebogen bzw. gekrümmt. Im Querschnitt, wie insbesondere in Fig. 24 dargestellt, bilden die Abschnitte 20 vorzugsweise jeweils einen Bogen, der von einer (hypothetischen) Ebene, die horizontal zur Federachse B angeordnet ist, weggekrümmt ist.
Die beiden Abschnitte 20 eines Federelements 19 sind vorzugsweise jeweils entgegengesetzt gebogen bzw. gekrümmt, insbesondere einfach und/oder kreisbogenartig gekrümmt, wie insbesondere in Fig. 23 und 24 dargestellt. Vorzugsweise weisen die Abschnitte 20 jeweils eine einfach gekrümmte Fläche auf bzw. stellen die Abschnitte 20 jeweils ein einfach gekrümmtes Teil dar. Insbesondere sind die beiden Abschnitte 20 eines Federelements 19 jeweils von der jeweiligen Spiegel- ebene SE weggewölbt, sodass sich mit zunehmendem Abstand von der Federachse B der Abstand zwischen zwei Abschnitten 20 eines Federelements 19 verringert.
Vorzugsweise sind die beiden Abschnitte 20 eines Federelements 19 in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht, zur Federachse B an ihren von der Federachse B beabstandeten Enden miteinander verbunden. Die Federelemente 19 sind vorzugsweise ringartig ausgebildet.
Die Federelemente 19 sind vorzugsweise komprimierbar. Durch die Krümmung der Abschnitte 20 in Kombination mit den verbundenen Enden werden insbesondere Fe- derelemente 19 gebildet, die zwischen den Abschnitten 20 jeweils einen Freiraum 21 aufweisen, der sich im Wesentlichen quer zur Federachse B erstreckt. Der Freiraum 21 ist insbesondere spiegelsymmetrisch zur jeweiligen Spiegelebene SE des Federelements 19. Vorzugsweise ist der Freiraum 21 bzw. Abstand zwischen zwei Abschnitten 20 eines Federelements 19 bei der Federachse B am größten und nimmt mit zunehmendem Abstand von der Federachse B ab, bis an den Enden die Abschnitte 20 aufeinandertreffen.
Vorzugsweise ermöglichen die Freiräume 21 eine Kompression bzw. Stauchung der Auslassfeder 16, insbesondere in Kombination mit dem Kunststoff und/oder elasti- sehen Material, aus dem die Auslassfeder 16 bzw. die Federelemente 19 bzw. deren Abschnitte 20 bestehen. Bei einer Kompression bzw. Stauchung werden vorzugsweise die Abschnitte 20 eines Federelements 19 aufeinander zu bewegt und/oder der Freiraum 21 des Federelements 19 verkleinert. Vorzugsweise sind zwei benachbarte Federelemente 19 jeweils durch ein Verbindungsstück 22 miteinander verbunden. Das Verbindungsstück 22 bzw. die Verbindungsstücke 22 besteht/bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Federelemente 19 und/oder ist/sind vorzugsweise einstückig mit den Federelementen 19 ausgebildet.
Die Verbindungsstücke 22 sind vorzugsweise mittig und/oder im Bereich der Federachse B angeordnet. Vorzugsweise sind die Verbindungsstücke 22 länglich und/oder linear ausgebildet und/oder verlaufen die Verbindungsstücke quer, insbesondere senkrecht, zur Federachse B. Die Abschnitte 20 weisen vorzugsweise jeweils eine zumindest im Wesentlichen konstante Dicke auf. Die Dicke eines Abschnitts 20 beträgt vorzugsweise mindestens 0,2 mm oder mehr, bevorzugt 0,4 mm oder mehr, und/oder höchstens 0,8 mm oder weniger, bevorzugt 0,6 mm oder weniger, insbesondere etwa 0,5 mm. Der maximale Abstand zwischen zwei Abschnitten 20 eines Federelements 19 bzw. die Flöhe des Freiraums 21 eines Abschnitts, insbesondere in der Mitte bzw. entlang der Federachse B und/oder senkrecht zur Spiegelebene SE, beträgt vorzugsweise mindestens 0,75 mm oder mehr, bevorzugt 0,85 mm oder mehr, und/oder höchstens 1,15 mm oder weniger, bevorzugt 1 ,05 mm oder weniger, insbesondere etwa 0,95 mm.
Die Breite eines Freiraums 21 , insbesondere also die Erstreckung eines Freiraums senkrecht zur Federachse B bzw. parallel zu und/oder in der Spiegelebene SE beträgt vorzugsweise mindestens 3,0 mm oder mehr, bevorzugt 3,5 mm oder mehr, und/oder höchstens 5,0 mm oder weniger, bevorzugt 4,5 mm oder weniger, insbesondere etwa 3,9 mm.
Die Breite eines Verbindungsstücks 22 beträgt vorzugsweise mindestens 0,6 mm oder mehr, bevorzugt 0,7 mm oder mehr, und/oder höchstens 1 ,0 mm oder weniger, bevorzugt 0,9 mm oder weniger, insbesondere etwa 0,8 mm.
Einzelne Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung können unabhängig voneinander, aber auch in beliebiger Kombination und/oder Reihenfolge realisiert werden.
Bezugszeichenliste:
1 Abgabevorrichtung 30 16B Steg
2 Produkt / Fluid 16D oberer Träger 3 Behälter 16E Federebene
4 Abgabekopf 16F federnder Abschnitt
4A Düse 17 Steigleitung
5 Verbindungsteil 35 18 Auslassventilsitz
6 Gehäuseteil 19 Federelement 6A Anschlag 20 Abschnitt
7 Pumpe 21 Freiraum
7A Pumpenkammer 22 Verbindungsstück
8 Pumpengehäuse 40
9 Flauptfeder A Längsachse 9A Stütze B Federachse
9B Steg BS Breite Stütze
9C unterer Träger FIG Ganghöhe
9D oberer Träger 45 H1 Flöhe Steg
9E Federlage FH2 Flöhe Stütze 9F federnder Abschnitt L relaxierte Federlänge
10 Pumpenkolben LK minimale Federlänge
10A Schaft / Abschnitt LV vorgespannte Federlänge
11 Einlassventil 50 RI Federinnendurchmesser
12 Einlassventilkörper RA Federaußendurchmesser 13 Einlassventilsitz S Kompressionsweg
14 Auslassventil SE Spiegelebene
15 Auslassventilkörper V Kunststoffvolumen
16 Auslassfeder 55 WB Windungsbreite
16A Stütze WD Windungsdicke

Claims

Patentansprüche:
1. Feder (9, 16) aus Kunststoff, insbesondere für eine vorzugsweise manuell betätigbare Abgabevorrichtung (1), mit einem federnden Abschnitt (9F, 16F), der im relaxierten Zustand eine Länge L aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9, 16) derart ausgebildet ist, dass mindestens bis zu einer Kompression von 10 % ein Kennwert K1 kleiner als 0,05 [N/mm25] ist, wobei
K1 = (W · L°’5)/(V · S2) ist, wobei W die Arbeit, um die Feder (9, 16) aus dem relaxierten Zustand um den Weg S zu komprimieren, und V das Kunststoffvolumen des fe- dernden Abschnitts (9F, 16F) ist, und/oder dass die Feder (9, 16) derart ausgebildet ist, dass mindestens bis zu einer Kompression von 10 % ein Kennwert K2 kleiner als 0,005 [mm 35] ist, wobei
K2 = (W · L0'5 · RA)/(V· AF · E · S2) ist, wobei W die Arbeit ist, um die Feder (9, 16) aus dem relaxierten Zustand um den Weg S zu komprimieren, RA der Außendurchmesser des federnden Abschnitts (9F, 16F), AF der Ausfüllfaktor des relaxierten federnden Abschnitts (9F, 16F), E der Elastizitätsmodul des Materials des federnden Abschnitts (9F, 16F) und V das Kunststoffvolumen des federnden Abschnitts
(9F, 16F) ist, und/oder dass der federnde Abschnitt (9F, 16F) um mindestens 10 % reversibel komprimierbar ist und der Elastizitätsmodul des Kunststoffs kleiner als 1500 MPa ist.
2. Feder (9,16) aus Kunststoff, insbesondere für eine vorzugsweise manuell betä- tigbare Abgabevorrichtung (1), mit einem federnden Abschnitt (9F, 16F), der im relaxierten Zustand eine Länge L aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff eine Materialmischung mit Polypropylen als Basiskomponente und mindestens einer Zusatzkomponente ist, wobei die Dichte des Kunststoffs gleich oder kleiner als 0,9 g/cm3 ist, und/oder wobei die Dichte der Zusatzkomponente kleiner als die Dichte der Basiskomponente ist, und/oder wobei der Elastizitätsmodul des Kunststoffs kleiner als 1500 MPa ist, und/oder wobei die Materialmischung zu mindestens 50 Gew.-% und maximal 95 Gew.-% aus der Basiskomponente gebildet ist.
3. Feder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzkomponente Polyethylen, Ethylen-Okten Copolymere und/oder isotaktische Propylen Wiederholungseinheiten mit zufälliger Ethylenverteilung aufweist oder daraus besteht.
4. Feder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul der Zusatzkomponente kleiner als 1.000 MPa ist.
5. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul der Basiskomponente größer als 1.000 MPa ist.
6. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9, 16) nach Anspruch 1 ausgebildet ist.
7. Feder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9, 16) durch Spritzgießen hergestellt ist.
8. Feder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9, 16) eine Federkonstante von weniger als 10 N/mm, bevorzugt weniger als 5 N/mm, besonders bevorzugt weniger als 2 N/mm aufweist.
9. Feder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Abschnitt (9F, 16F) einen Ausfüllfaktor von mehr als 15 %, insbesondere mehr als 20 %, und/oder weniger als 90 %, insbesondere weniger als 80 %, aufweist.
10. Feder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Abschnitt (9F, 16F) zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Stege (9B, 16B) und zumindest im Wesentlichen axial verlaufende Stützen (9A, 16A) aufweist.
11. Feder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9B, 16B) und/oder Stützen (9A, 16A) rotationssymmetrisch zur Federachse (B) des federnden Abschnitts (9F, 16F) und/oder inversionssymmetrisch zum Mittelpunkt des federnden Abschnitts (9F, 16F) und/oder spiegelsymmetrisch zu einer Ebene, die die Federachse (B) des federnden Abschnitts (9F, 16F) enthält, angeordnet sind.
12. Feder nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Verhältnis der axialen Flöhe FH2 einer Stütze (9A, 16A) zu der axialen Flöhe FH 1 eines Stegs (9B, 16B) größer als 1 ,2 ist.
13. Feder nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9B, 16B) und Stützen (9A, 16A) jeweils mit einem Krümmungsradius größer als 1 mm ineinander übergehen.
14. Feder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge L des federnden Abschnitts (9F, 16F) zu dem Außen- durchmesser RA des federnden Abschnitts (9F, 16F) größer als 5 ist.
15. Feder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außendurchmessers RA des federnden Abschnitts (9F, 16F) zu dem Innendurchmesser RI des federnden Abschnitts (9F, 16F) größer als 1 ,2 ist.
16. Feder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9, 16) ein Ventilelement eines Einlass- oder Auslassventils (11 , 14) bildet.
17. Abgabevorrichtung (1), insbesondere zur manuellen Betätigung und/oder Abgabe eines vorzugsweise kosmetischen Fluids (2), mit einer Pumpe (7) und einem Behälter (3) für das Fluid (2), wobei die Pumpe (7) mindestens eine Feder (9, 16) aus Kunststoff, insbesondere als Rückstellelement eines Pumpenkolbens (10) und/oder für ein Einlassventil (11 ) oder Auslassventil (14), aufweist, wobei die Feder (9, 16) in einem Ausgangszustand der Abgabevorrichtung (1) vor- gespannt bzw. minimal komprimiert ist und in einem Endzustand der Abgabevorrichtung (1) maximal komprimiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der Rückstellkraft der Feder (9, 16) im Endzustand und Ausgangszustand kleiner als 20 N, bevorzugt kleiner als 15 N, besonders bevorzugt kleiner als 10 N ist, und/oder dass die Feder (9, 16) im Ausgangszustand um mindestens 5 % komprimiert ist und/oder im Endzustand um weniger als 30 % komprimiert ist, und/oder dass die Feder (9, 16) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
18. Abgabevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassfeder (16) mehrere axial hintereinander angeordnete Federelemente (19) aufweist, wobei jedes Federelement (19) zwei gekrümmte Abschnitte (20) aufweist, die spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind und an ihren Enden miteinander verbunden sind.
19. Verwendung einer Feder (9, 16) aus Kunststoff als Rückstellelement eines Pumpenkolbens (10) und/oder als Ventilelement eines Einlassventils (11) oder Auslassventils (14), insbesondere einer vorzugsweise manuell betätigbaren Abgabevorrichtung (1), für die Abgabe eines vorzugsweise kosmetischen Fluids (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (9, 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet und die Feder (9, 16) insbesondere vorgespannt eingebaut wird.
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