Abgabevorrichtung für Fluide
Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung für Fluide aus einem abgedichtetem Norratsbehältnis.
Bekannt sind herkömmliche Abgabevorrichtungen für Pharrnazeutika oder Kosmetika. Derartige Dosierpumpen erlauben die Förderung einer bestimmten Menge eines Fluids aus einem Norratsbehältnis.
Die EP-0 739 247 Bl beschreibt eine luftausgleichsfreie Dosierpumpe, die zum Versprühen von Flüssigkeiten bestimmt ist, deren Lebensdauer bei Kontakt mit Luftsauerstoff verringert wird. Die bekannte Dosierpumpe weist einen in den Fluidbehälter hineinragenden Druckzylinder auf, in dem ein Kolben mit einem axialen Pumpkanal abdichtend geführt ist. In dem Druckzylinder ist eine Drucldcammer ausgebildet, die durch den Kolben und durch ein gegenüber dem Fluidbehälter wirkendes Kugelventil, das bei Überdruck schließt und bei Unterdruck öffnet, begrenzt und mit dem axialen Pumpkanal verbunden ist. Der Kolben wird durch Federkraft in der oberen Ruheposition gehalten. Wenn der Kolben nach unten gedrückt wird, so erhöht sich der Druck in der Druckkammer, das Ventil zu dem Fluidbehälter schließt sich und die in der Druckkammer befindliche Flüssigkeit entweicht unter Druck durch den axialen Pumpkanal nach außen. Beim Loslassen des Kolbens entsteht in der Druckkammer ein Unterdruck, so daß das Ventil zum Fluidbehälter öffnet und Flüssigkeit in die Druckkammer angesaugt wird. Da die Dosierpumpe luftausgleichsfrei arbeitet, befindet sich in dem Fluidbehälter ein gegenüber der Atmosphäre abgedichteter Innenbeutel, der beim Entleeren des Fluidbehälters kollabiert.
Beim Befüllen der luftausgleichsfreien Dosierpumpen verbleibt im Innenbeutel Restluft. Während der Lagerung steht die Flüssigkeit daher ständig mit Luftsauerstoff in Verbindung, was zu einer Verringerung der Aufbewahrungsdauer oder der Keimfreiheit der Flüssigkeit führt. Ein Abfüllen des Fluidbehälters in keimfreier Atmosphäre oder unter Schutzgas ist jedoch sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus ist eine vollständige Entleerung des Beutels nur dann möglich, wenn im Beutel nach der Befüllung keine Restluft verbleibt.
Die EP-0 739 247 Bl schlägt daher vor, die Restluft über den axialen Pumpkanal abzusaugen. Um eine Verbindung zu dem Innenbeutel zu schaffen, sind in dem Dmckzylinder Öffnungen vorgesehen. Darüber hinaus ist der Kolben durch eine umfangsseitige Dichtlippe nur über einen Teil des Druckzylinders dichtend geführt. In einer bestimmten Position des Kolbens kann somit die Restluft aus dem Beutel über die Öffnungen im Druckzylinder, den Spalt zwischen der Innenwand des Druckzylinders und der Außenwand des Kolbens in die Drucldcammer und aus der Druckkammer über den axialen Pumpkanal abgesaugt werden. Um zu verhindern, daß beim Anlegen eines Unterdrucks Flüssigkeit in die Drucldcammer gelangt, ist es erforderlich, das gegenüber dem Beutel wirkende Ventil zu schließen. Dies erfolgt mittels eines Stößels, der beim Absaugen der Restluft in den Kolben eingeführt wird.
Das bekannte Verfahren hat sich in der Praxis bewährt. Nachteilig ist jedoch, daß zum Absaugen der Restluft das gegenüber dem Fluidbehälter wirkende Kugelventil mittels des Stößels verschlossen werden muß. Dabei besteht, die Gefahr, daß der Stößel die Kugel des Kugelventils verklemmt. Dies kann nur durch eine sehr große Maßgenauigkeit verhindert werden, die zu einem höheren Herstellungsaufwand führt. Darüber hinaus ist auch die Schaffung der Verbindung zwischen Beutel und Druckkammer mit einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden. Im übrigen ist nachteilig, daß die Schutzkappe von der Dosierpumpe
abgenommen werden muß, um an den Pumpkanal eine Saugpumpe anschließen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgabevorrichtung für Fluide aus einem abgedichteten Vorratsbehältnis zu schaffen, bei der das Entfernen von Restluft auf besonders einfache Art und Weise möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Restluft in dem Vorratsbehältnis wird nicht über den axialen Pumpkanal, sondern über einen Durchgang abgesaugt, der zwischen der Außenwand des Kolbens und der Innenwand des Druckzylinders oberhalb der Öffnung im Druckzylinder ausgebildet ist. Zum Verschließen des Durchgangs sind Mittel vorgesehen, die derart beschaffen sind, daß beim Anlegen eines Unterdrucks Restluft aus dem Vorratsbehältnis über den Durchgang abgesaugt werden kann, ansonsten der Durchgang aber verschlossen ist. Da die Restluft nicht über den axialen Pumpkanal abgesaugt wird, braucht die Schutzkappe von der Abgabevorrichtung nicht abgenommen zu werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform führt der Durchgang zwischen Kolben und Druclczylinder in einen mit Unterdruck zu beaufschlagenden Raum, der in dem Gehäusekörper ausgebildet ist. Zum Absaugen der Restluft wird an dem Gehäusekörper eine Vakuumpumpe zur Erzeugung des Unterdrucks angeschlossen.
Die Mittel zum Verschließen des Durchgangs sind vorzugsweise als Dichtungsscheibe mit einer kreisrunden Ausnehmung ausgebildet, in der der Kolben dichtend geführt ist. Eine derartige Dichtungsscheibe, die vorzugsweise aus Polyethylen besteht, kann ohne größeren fertigungstechnischen Aufwand in den Gehäusekörper eingesetzt werden.
Der Durchgang zum Absaugen der Restluft zwischen Kolben und Druckzylinder ist vorzugsweise ein Spalt, d. h. der Kolben ist in diesem Bereich des Druckzylinders nicht dichtend geführt. Anstelle eines Spaltes können aber auch längslaufende Nuten oder dgl. in der Innenwand des Druckzylinders und/oder der Außenwand des Kolbens vorgesehen sein.
In dem Druckzylinder können zum Absaugen der Luft eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Öffnungen in dem Druckzylinder umfangsmäßig verteilt angeordnete Schlitze.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Gehäusekörper zwei Gehäuseteile mit jeweils einem zylindrischen Abschnitt auf, die zum Betätigen des Kolbens gegeneinander verschiebbar sind. Vorzugsweise schließen diese beiden Gehäuseteile den mit Unterdruck zu beaufschlagenden Raum ein und dichten vorzugsweise dann gegeneinander ab, wenn sie zusammengedrückt sind, so daß der Kolben in den Druckkammer vorgeschoben ist. Die zylindrischen Abschnitte der beiden Gehäuseteile können aber auch mit einer Ringdichtung oder dgl. so gegeneinander abgedichtet sein, daß sich in dem von den beiden Teilen eingeschlossen Raum ein Unterdruck auch dann aufbauen läßt, wenn sich der Kolben nicht in der vorgeschobenen Position befindet.
Der Kolben ist unterhalb der Öffnung im Drehzylinder vorzugsweise nur von einer umfangsseitigen Dichtlippe am unteren Ende des Kolbens abgedichtet, wobei der Druckzylinder zur Entlüftung in einem Bereich am unteren Ende der Drucldcammer derart erweitert ist, daß in diesem Bereich die Dichtwirkung der Dichtlippe verloren geht.
Um die Restluft über den Durchgang abgesaugen zu können, werden die beiden Gehäuseteile des Gehäusekörpers zusammengedrückt, so daß der Kolben in die D cklcammer vorgeschoben ist. In dieser Position dichten die beiden
Gehäuseteile gegeneinander ab, und die Dichtlippe des Kolbens dichtet gegenüber dem Druckzylinder ab. Dabei liegt die Dichtlippe unterhalb der Erweiterung des Druckzylinders an dessen Innenwandung dichtend an. Die Dichtlippe kann unterhalb der Erweiterung auch auf einem Absatz des Druckzylinders aufliegen, die einen unteren Anschlag für den Kolben bildet. Mit der Abdichtung des Kolbens gegenüber der Druckkammer wird erreicht, daß beim Absaugen der Restluft der axiale Pumpkanal verschlossen ist, so daß Flüssigkeit aus dem Behältnis nicht angesaugt werden kann.
Da der Pumpkanal beim Absaugen der Restluft mit dem Kolben verschlossen ist, braucht nicht das gegenüber dem Vorratsbehältnis wirkende Ventil mittels eines Stößels oder dgl. verschlossen zu werden, was den fertigungstechnischen Aufwand aufgrund der hohen Maßgenauigkeit erhöht.
Der Gehäusekörper kann an dem Vorratsbehältnis, insbesondere eine Glas- oder Kunststoffflasche, mittels eines Klemm- bzw. Schraubverschlusses befestigt werden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1 , die Abgabevorrichtung zusammen mit dem Vorratsbehälter in geschnittener Darstellung, wobei sich der Kolben in der Ruheposition befindet, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,
Fig. 3 den Ausschnitt A von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4 die Abgabevorrichtung von Fig. 1 zusammen mit einer Saugvorrichtung zum Absaugen der Restluft, wobei sich der Kolben in der vorgeschobenen Stellung befindet, Fig. 5 den Ausschnitt B von Fig. 4 in vergrößerter Darstellung und
Fig. 6 eine Teilansicht des Druckzylinders mit dem Kolben einer alternativen Ausfül rungsform in vergrößerter Darstellung.
Die Abgabevorrichtung ist zum Versprühen einer Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 1 mit einem kollabierbaren Beutel la bestimmt, der in den Vorratsbehälter eingesetzt ist.
Der Gehäusekörper 2 der Abgabevorrichtung besteht aus einem unteren Gehäuseteil 3 und einem oberen Gehäuseteil 4, der auf den unteren Gehäuseteil 3 aufgesetzt ist. Der untere Gehäuseteil 3 des Gehäusekörpers ist als Verschlußkappe ausgebildet, die einschnappend und dichtend auf den Vorratsbehälter 1 aufgesetzt ist. Der untere Gehäuseteil 3 nimmt einen Druckzylinder 5 auf, der sich in den Vorratsbehälter 1 erstreckt. Am unteren Ende des Druckzylinders 5 ist eine Druckkammer 6 ausgebildet, die am oberen Ende von einem im Druckzylinder geführten Kolben 7 und am unteren Ende von einem gegenüber dem Vorratsbehälter 1 wirkenden Kugelventil 8 begrenzt ist.
Der Kolben 7 weist einen unteren Abschnitt 7a und einen oberen Abschnitt 7b auf, wobei der Außendurchmesser des unteren Abschnitts geringfügig größer als der Durchmesser des oberen Abschnitts ist. Der Druckzylinder 5 weist entsprechend einen unteren Abschnitt 5a mit einem größeren Innendurchmesser und einen oberen Abschnitt 5b mit einem kleineren Durchmesser auf. In der in Fig. 1 gezeigten Ruheposition ist der untere Abschnitt 7a des Kolbens 7 mittels einer in den Druckzylinder 5 eingesetzten Druckfeder 9 gegen den oberen Abschnitt 5b des Druckzylinders 5 vorgespannt. Der obere Abschnitt 5b des Druckzylinders 5 weist an seinem oberen Rand einen ringförmigen Ansatz 26 mit mehreren umfangsmäßig verteilt angeordneten Nuten 27 auf. Der Innendurchmesser des ringförmigen Ansatzes 26 entspricht dem Außendurchmesser des Kolbens 7, so daß der Kolben in dem Ansatz geführt ist (Fig. 2). Da der Kolben 7 ansonsten einen kleineren Durchmesser als der Druckzylinder 5 hat, verbleibt zwischen Kolbenaußenwand und Zylinderinnenwand ein schmaler Spalt 10.
Die Abdichtung des Kolbens 7 gegenüber dem Druckzylinder 5 erfolgt allein mit einer Dichtlippe 11, die am unteren Ende des Kolben angeordnet ist. Im unteren Bereich der Druckkammer 6 nimmt der Innendurchmesser des Druckzylinders 5 geringfügig zu, um sich dann wieder zu verringern. Im Bereich dieser Erweiterung 13 geht die Dichtwirkung der Lippe 11 verloren (Fig. 3).
Der Spalt 10 zwischen dem oberen Abschnitt 7b des Kolbens und dem oberen Abschnitt 5b des Druckzylinders 5 wird von einer flexiblen Dichtungsscheibe 19 verschlossen. Die Dichtungsscheibe 19 besteht aus Polyethylen und weist im Zentrum eine kreisrunde Ausnehmung 20 auf, in der der Kolben 7 dichtend geführt ist. Der äußere Rand der Dichtungsscheibe 19 ist dichtend in den unteren Gehäuseteil 3 des Gehäusekörpers 2 eingesetzt, wobei die Dichtungscheibe mit ilirer Unterseite im Bereich des äußeren Randes auf einem umlaufenden Absatz 21 des Gehäusekörpers aufliegt, im inneren Bereich hingegen frei beweglich ist.
Oberhalb des Druckraums 6 ist der Druckzylinder 5 mit mehreren umfangsmäßig verteilt angeordneten Schlitzen 12 versehen. Der Kolben 7 weist einen axialen Pumpkanal 14 auf, der mit einem Steigrohr 15 verbunden ist, das an dem oberen Gehäuseteil 4 befestigt ist. Das obere Ende des Steigrohrs 15 ist mit einem Rückschlagventil 16 verschlossen. Zum Versprühen der Flüssigkeit ist oberhalb des Rückschlagventils ein Sprühkopf 17 vorgesehen. Auf dem Steigrohr 15 sitzt eine Verschlußkappe 30, die den Pumpkanal 14 abdichtend verschließt.
Der obere und untere Gehäuseteil 3, 4 des Gehäusekörpers 2 weisen jeweils einen zylindrischen Abschnitt 3 a, 4a auf, die gegeneinander verschiebbar sind. An dem oberen Gehäuseteil 4 ist neben dem Steigrohr eine Öffnung 24 zum Absaugen der Restluft vorgesehen.
Die Abgabevomehrung arbeitet wie folgt. Es sei zunächst angenommen, daß der Vorratsbehälter 1 mit Flüssigkeit befüllt, die Abgabevorrichtung aber noch frei
von Flüssigkeit ist. Beim Zusammendrücken des oberen und unteren Gehäuseteils 3,4 des Gehäusekörpers 2 verschiebt sich der Kolben 7 in den Druckraum 6, wobei die in dem Druckraum befindliche Luft durch den axialen Pumpkanal 14 und das Steigrohr 15 entweichen kann. Hierbei ist aufgrund des Überdrucks im Druckraum das Rückschlagventil 16 geöffnet und das Kugelventil 8 geschlossen. Wenn der Kolben aufgrund der Federkraft zurückschnellt, entsteht in dem Druckraum ein Unterdruck, so daß sich das Kugelventil 8 öffnet und sich das Rückschlagventil 16 schließt. Infolge des Unterdrucks wird Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 1 in die Druckkammer angesaugt. Wird der Kolben anschließend wieder vorgeschoben, so wird die Flüssigkeit aus der Druckkammer 6 über den axialen Pumpkanal 14 und das Steigrohr 15 nach außen gedrückt, wobei das Rückschlagventil 16 sich öffnet und das Kugelventil 8 schließt.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Absaugen der Restluft im Vorratsbehälter beschrieben. Zum Absaugen der Restluft wird in dem von dem oberen und unteren Gehäuseteil 3,4 eingeschlossenen Raum 22 ein Unterdruck erzeugt. Hierzu werden die beiden Gehäuseteile 3,4 zusammengedrückt, so daß sich der zylindrische Abschnitt 3 a des unteren Gehäuseteils 3 dichtend an dem oberen Gehäuseteil 4 abstützt (Fig. 4). In dieser Position ist der Kolben 7 in den Druckzylinder 5 vorgeschoben, und die Dichtlippe 11 des Kolbens 7 befindet sich unterhalb der Erweiterung 13, so daß die Druckkammer 6 auch dann verschlossen ist, wenn das Kugelventil 8 geöffnet ist.
Die Restluft wird mittels einer nicht dargestellten Vakuumpumpe abgesaugt, die über eine nach Art einer Kappe ausgebildete Saugvorrichtung 28 verf gt, an der der Druckschlauch 29 der Vakuumpumpe angeschlossen ist. Die Saugkappe wird dichtend auf das obere Gehäuseteil 3 des Gehäusekörpers 2 der Abgabevorrichtung aufgesetzt, wobei die Öffnung 24 des Gehäuseteils 3 innerhalb der Saugkappe liegt. Dazu braucht die Verschlußkappe 30 nicht abgenommen zu werden. Anschließend wird die Vakuumpumpe eingeschaltet. Infolge des Unterdruclcs verliert die Dichtungsscheibe 19 ihre Dichtwirkung gegenüber dem
Kolben 5, so daß die Restluft aus dem Innenbeutel la über die Schlitze 12 in dem Druckzylinder 5 und den Spalt 10 zwischen dem oberen Abschnitt 5b des Druckzylinders 5 und den oberen Abschnitt 7b des Kolbens 7 sowie die Nuten 27 am oberen Druckzylinderrand in den Raum 22 strömt. Der vorbeschriebene Weg der Restluft aus dem Innenbeutel bis in den Druckscklauch ist in Fig. 4 mit Hilfe von Pfeilen dargestellt. Ist sämtliche Restluft abgesaugt, wird die Vakuumpumpe ausgeschaltet und die Saugkappe wird wieder abgenommen. Da in dem Raum 22 nun kein Unterdruck mehr herrscht, dichtet die Dichtungsscheibe 19 den Kolben wieder gegenüber dem Druckzylinder ab.
Prinzipiell ist es auch möglich, die Restluft abzusaugen, wenn sich der Kolben nicht in der vorgeschobenen Position befindet. Eine Abdichtung des Gehäusekörpers kann dann aber nicht dadurch erreicht werden, daß sich der obere Rand des unteren Gehäuseteils an dem oberen Gehäuseteil abstützt. Die zylindrischen Abschnitte 3a ,4a des unteren und oberen Gehäuseteils können hierzu aber beispielsweise mittels einer Ringdichtung gegeneinander abgedichtet werden, die in eine Ringnut des oberen Gehäuseteils 4 eingesetzt ist.
Fig. 6 zeigt eine Teilansicht einer alternativen Ausführungsform des Druckzylinders 5' mit dem Kolben 7' im Bereich der Erweiterung 13'. Der Kolben 7 'stützt sich bei diesem Ausführungsbeispiel mit seiner Dichtlippe 11 ' an einem nach innen vorspringenden Absatz 31 des Druckzylinders unterhalb der Erweiterung 13' ab, so daß die Druckkammer 6 unabhängig von der Position des
Kugelventils 8 verschlossen ist. Der Absatz 31 bildet auch einen vorderen Anschlag für den Kolben, der sich dadurch bei der Montage besonders einfach an dem Steigrohr befestigen läßt.