Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Kunststofffeder zur Verwendung in einem Pumpspender gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Pumpspender gemäss Oberbegriff des Anspruchs 15.

Stand der Technik

Pumpspender dienen der Entnahme einer Flüssigkeit, welche auch eine erhöhte Viskosität aufweisen kann (Cremen oder Gele) aus einem Vorratsbehälter, indem ein Dispenserkopf nach unten gedrückt wird. Der Spenderfortsatz ist an dem Dispenserkopf ausgebildet und bewegt sich daher mit dem Dispenserkopf mit. Zur Rückstellung des Dispenserkopfes ist eine Feder aus Metall in den Spender integriert. Die Ventilfunktion, welche dafür notwendig ist, dass die Flüssigkeit beim Drücken des Kopfes in den Spenderfortsatz gefördert wird und beim Rückstellen des Kopfes Flüssigkeit in den Pumpspender nachgesaugt wird, ist durch Metall- oder Glaskugeln realisiert.

Eine sortenreine Entsorgung solcher aus dem Stand der Technik bekannten Pumpspender ist nicht oder nur mit sehr grossem Aufwand möglich, da die Metallfeder und die Ventilkugeln aus dem Pumpspender entfernt werden müssten. Auch ist es unpraktisch, dass sich der Spenderfortsatz mit dem Kopf mitbewegt, da dadurch Flüssigkeit oftmals ihr Ziel verfehlt (z. B. die Hand eines Benutzers) und das Umfeld des Ziels verunreinigt.

Es existieren bereits Pumpspender mit Kunststoffkugeln mit Ventilfunktion und im Design adaptierten Kunststofffedern. Damit die Kunststofffeder zuverlässig funktioniert und eine gute Dauerbelastbarkeit aufweist, muss der Pumpspender an die Kunststofffeder angepasst werden. Dies ist mit erheblichem Aufwand verbunden, da für die Kunststofffeder eigens ein Pumpspender entwickelt und produziert werden muss.

Aufgabe der Erfindung

Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert die Aufgabe eine Kunststofffeder zu schaffen, welche keine aufwendige und dementsprechend teure Anpassung des Pumpspenders nach sich zieht und eine hohe Anzahl an Betätigungszyklen des Pumpspenders erträgt. Beschreibung

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Kunststofffeder zur Verwendung in einem Pumpspender durch die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass zwei benachbarte Federbeine wenigstens einer Etage aus einem oberen Knotenpunkt am oberen Ende der Etage auseinanderlaufen und an einem unteren Knotenpunkt am unteren Ende der Etage zusammenlaufen. Durch das Vorsehen der Knotenpunkte erhält die Feder eine dauerhafte Stabilität und Rückstellkraft und erträgt folglich bis zu 5000 Betätigungszyklen. Zusätzlich stellen die Knotenpunkte sicher, dass sich die Feder bei der Komprimierung nur minimal in radialer Richtung ausdehnt. Dadurch ist sichergestellt, dass die in die Dosierkammer des Pumpspenders integrierte Feder den Pumpvorgang nicht stört und die Wand der Dosierkammer nicht berührt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung laufen an einem Knotenpunkt vier Federbeine zusammen, wobei jeweils zwei Federbeine zweier benachbarter Etagen zu dem Knotenpunkt zusammenlaufen. Dadurch ist jeder Knotenpunkt verstärkt und wodurch die Kunststofffeder weitere Stabilität erhält und nahezu identische Eigenschaften besitzt wie eine aus Federstahl hergestellte Feder.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn zweit benachbarte Etagen jeweils durch einen Haltering getrennt sind. Die Halteringe tragen zur weiteren Stabilität und Haltbarkeit der Feder bei. Beispielsweise tragen sie dazu bei, dass die Feder in der komprimierten Position aus der Vertikalen nicht ausknickt und die Federbeine in der komprimierten Position an benachbarten Halteringen aufliegen können

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in jeder Etage der Kunststofffeder vier Federbeine angeordnet. Dadurch lässt sich eine besonders stabile Kunststofffeder mit erhöhter Rückstellkraft realisieren.

Als zweckdienlich hat es sich erwiesen, wenn an den Enden der vier Federbeine einer Etage Höcker ausgebildet sind, um die Federbeine im komprimierten Zustand zu beab- standen. Da die Feder bzw. die Federbeine mit dem zu pumpenden Produkt in der Dosierkammer in Kontakt treten, verhindert der Höckerabstand, dass das Produkt die Federbeine verkleben kann oder anderweitig behindern kann. Von Vorteil ist es, wenn sich gegenüberliegende Höcker an dem dazwischenliegenden Haltering aufliegen, da der Haltering ein Ausweichen bzw. gegenseitiges Abrutschen der Höcker verhindert. Zweckmässigerweise sind zwischen den Enden der vier Federbeine einer Etage und den beiden Halteringen, welche die Etage begrenzen, Schlitze vorgesehen. Die Schlitze machen die Bewegung der Federenden bei der Komprimierung der Feder flexibler.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzt sich die Kunststofffeder aus Etagen mit vier Federbeinen und mit zwei Federbeinen zusammen. Die unterschiedlichen Etagen können beliebig zu der Feder zusammengesetzt werden. Dadurch kann die Rückstellkraft der Feder genau an die Anforderungen des Pumpspenders angepasst werden.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Knotenpunkte von zwei benachbarten Halteringen jeweils um 90 Grad versetzt angeordnet sind. Dadurch erhält die Feder einen symmetrischen und stabilen Aufbau.

Als vorteilhaft erweist es sich auch, wenn die zwei Knotenpunkte eines Halteringes einen Winkel von 180 Grad einschliessen, wodurch die Feder Stabilität der Feder noch weiter verbessert wird.

Dadurch, dass der erste und zweite Ring und die Halteringe einen identischen Aussendurchmesser besitzen und konzentrisch übereinander angeordnet sind, besitzt die Feder die Aussenabmessungen eines Drehzylinders mit einer Mantelfläche. Diese erleichtert die Integration der Feder in einen handelsüblichen Pumpspender.

Vorteilhaft ist es, wenn sich die Federbeine auf der Mantelfläche der Kunststofffeder erstrecken. Dadurch stehen die Federbeine an der Mantelfläche nicht vor. Bevorzugt verbleiben die Federbeine auch in der komprimierten Position an der Mantelfläche und der Aussendurchmesser der Feder bleibt im Wesentlichen unverändert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Federbeine in der entspannten Position der Feder einen Steigungswinkel zwischen 30 und 40 Grad und bevorzugt zwischen 32 und 38 Grad auf. Dadurch erhält die Feder ein Komprimierungsverhältnis (das Verhältnis der Längen der Feder in der entlasteten Position und in der komprimierten Position), welches einer üblichen Stahlfeder entspricht.

Die Erfindung zeichnet sich auch bevorzugt dadurch aus, dass die Kunststofffeder aus einem Polyetherimid (PEI) hergestellt ist. Besonders bevorzugt ist Prepolymer 1 ,4-Bis(4- nitrophthalimido)-phenylen mit dem Handelsnamen IILTEM. Die Verwendung dieses Hochleistungskunststoffes mit herausragender mechanischer Festigkeit ermöglicht in Kombination mit den weiter oben beschriebenen Merkmalen bis zu 5000 Betriebszyklen der Feder, ohne dass diese zerstört wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Pumpspender gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 15. Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, die Feder eine Kunststofffeder gemäss der obigen Beschreibung ist und die erste und die zweite Kugel aus Kunststoff sind. Die Feder hat den Vorteil, dass sie in die Dosierkammer eines vorbe- kannten und dementsprechend handelsüblichen Pumpspenders einsetzbar ist. Bei einem solchen Pumpspender sind alle Bauteile aus Kunststoff. Dementsprechend lässt sich der Pumpspender sortenrein entsorgen und ohne Aufwand einem Rezyklierkreislauf zuführen. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:

Figur 1 : eine Kunststofffeder in einer ersten Ausführungsform und in einer

Seitenansicht;

Figur 2: eine Schnittdarstellung der Feder aus Figur 1 entlang der Schnittlinie ll-ll;

Figur 3: eine vergrösserte Ansicht des Details III aus Figur 1 ;

Figur4: eine isometrische Ansicht der Feder aus Figur 1 ;

Figur 5: die Kunststofffeder in einer zweiten Ausführungsform und in einer

Seitenansicht;

Figur 6: eine Schnittdarstellung der Feder aus Figur 5 entlang der Schnittlinie

Vl-Vl;

Figur 7: eine isometrische Ansicht der Feder aus Figur 5 und

Figur 8: eine Schnittdarstellung eines Pumpspenders, in welchen die Kunststofffeder eingebaut ist. In den Figuren 1 , 2 und 4 bis 7 ist eine Kunststofffeder gezeigt, welche gesamthaft mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Die Kunststofffeder ist dazu vorgesehen, in einem Pumpspender 13 eingebaut zu sein, wie dies in der Figur 7 gezeigt ist. Dabei kommt die Kunststofffeder 11 mit dem zu pumpenden Produkt in Kontakt. Die Kunststofffeder 11 ist in mehrere Etagen E unterteilt. Die oberste Etage E1 und die unterste Etage E2 sind durch einen ersten Ring 15 bzw. einen zweiten Ring 17 abgeschlossen. Der erste und zweite Ring 15, 17 bilden das obere Ende bzw. das untere Ende der Feder 11 , mit welchen Enden die Feder 11 mit dem Pumpspender 13 zusammenwirkt. Zwischen der ersten und zweiten Etage E1 ,E2 sind weitere Etagen vorgesehen. In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1 ,2 und 3 sind 8 weitere Etagen E3 bis E10 vorgesehen. In dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 5,6 und 7 sind 6 weitere Etagen E3 bis E8 vorgesehen.

Gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel sind in jeder der zehn Etagen vier Federbeine 19 angeordnet. Mit Ausnahme der Etagen E1 und E2 laufen zwei benachbarte Federbeine 19 aus einem oberen Knotenpunkt 21 auseinander und laufen an einem unteren Knotenpunkt 23 zusammen. An einem Knotenpunkt 19,21 laufen vier Federbeine 19 zusammen, wobei jeweils zwei Federbeine 19 zweier benachbarter Etagen zu dem Knotenpunkt zusammenlaufen. Der untere Knotenpunkt 19 der oberen Ebene (beispielsweise E3) wird dabei zum oberen Knotenpunkt der benachbarten unteren Ebene (beispielsweise E4). Zwei benachbarte Etagen sind durch einen Haltering 25 getrennt. Die Halteringe 25 stabilisieren die Feder 11 und führen sie beim Komprimieren in dem Pumpspender 13. An dem Haltering 25 liegen zwei obere Knotenpunkte 21 bzw. zwei untere Knotenpunkte 23.

An den beiden Enden jedes Federbeins 19 sind Höcker 27 ausgebildet. Wenn die Feder 11 maximal komprimiert wird, so liegen die Höcker 27 an dem Haltering 25 auf. Dadurch sind einander zugewandte Federbeine 19 zweier benachbarter Etagen voneinander be- abstandet und liegen nicht unmittelbar übereinander. Dadurch werden die Federbeine in ihrer Funktion von dem zu pumpenden Produkt nicht beeinträchtigt. Zwischen den Enden der vier Federbeine 19 einer Etage und den beiden Halteringen, welche die Etage begrenzen, Schlitze 29 vorgesehen sind. Deshalb ist jeder Knotenpunkt 21 ,23 vierfach geschlitzt (Detail Figur 3).

Die Knotenpunkte 21 ,23 von zwei benachbarten Halteringen 25 sind jeweils um 90 Grad versetzt angeordnet. Dies bedeutet auch, dass die beiden oberen Knotenpunkte 21 und die beiden unteren Knotenpunkte 23 einer Etage um 90 Grad versetzt sind. Die beiden oberen Knotenpunkte 21 und die beiden unteren Knotenpunkte 23 einer Etage schliessen dabei jeweils einen Winkel von 180 Grad ein. Anders beschrieben schliessen die beiden Knotenpunkte, welche auf einem Haltering 25 liegen, einen Winkel von 180 Grad ein. Wie die Figuren zeigen, besitzen der erste und zweite Ring 15,17 und die Halteringe den gleichen Aussendurchmesser und sind konzentrisch übereinander angeordnet. Die Federbeine 19 liegen bzw. winden sich auf der Mantelfläche 31 der Kunststofffeder. Die Federbeine 19 besitzen in der entspannten Position der Feder 11 einen Steigungswinkel 33 von bevorzugt 32 bis 38 Grad.

Wie das zweite Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 5 bis 7 zeigt, kann die Feder 11 auch Etagen aufweisen, welche nur zwei Federbeine 19 aufweisen. Diese zwei Federbeine 19 laufen in keinen Knotenpunkten zusammen. In den Figuren 5 bis 7 sind das die Etagen E1 , E2, E5 und E6. Die Etagen E3, E4, E7 und E8 besitzen vier Federbeine 19, wie bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt.

Die Kunststofffeder 11 ist bevorzugt aus einem Polyetherimid (PEI) hergestellt, welches den Handelsnamen IILTEM trägt. Durch die Wahl des Kunststoffes und dem speziellen Design der Feder 11 erträgt die Feder bis zu 5000 Betätigungen, ohne an Rückstellkraft zu verlieren.

In der Figur 8 ist die Feder 11 in einen Pumpspender 13 integriert. Der Pumpspender weist ein Gehäuse 35 auf, welches mit einer Kappe 37 an einem Behälter gehalten ist. Bevorzugt handelt es sich um eine Schraubkappe 37, welche sich auf den Behälterhals aufschrauben lässt. In dem Gehäuse 35 ist eine Dosierkammer 39 gebildet. Der Spender 13 umfasst weiters einen Pumpenkopf 41 , welcher relativ zu dem Gehäuse 35 entlang der Längsachse 43 des Spenders 11 zwischen einer ersten und zweiten Position auf und ab bewegbar ist zur Ausführung eines Pumpenhubes. Ein Kolben 45 welcher an dem Pumpenkopf 41 festgelegt ist, ist in der Dosierkammer 39 zur Förderung der Flüssigkeit bewegbar. Eine Spenderöffnung 47 ist mit der Dosierkammer 39 verbunden. Durch die Spenderöffnung 47 kann die dosierte Flüssigkeit den Pumpspender 13 verlassen. Die Kunststofffeder 11 stellt den Pumpenkopf 41 relativ zum Gehäuse 35 zurück. Wie im letzten Absatz ausgeführt, erträgt die Kunststofffeder bis zu 5000 Betätigungszyklen des Pumpenkopfes 41. Ein Ventil ist in durch eine erste und zweite Kunststoffkugel 49a, 49b realisiert. Die Kugeln 49a, 49b definieren die Förderrichtung der Flüssigkeit von dem Behälter in die Spenderöffnung 47 und sperren eine Förderung in umgekehrter Richtung. Über ein Saugrohr 51 wird die Flüssigkeit aus dem Behälter in die Dosierkammer gesaugt. In der Dosierkammer 39 tritt die Kunststofffeder 11 mit der Flüssigkeit in Kontakt. Durch die Höcker 27 werden die Federbeine 19 in der komprimierten Position der Kunststofffeder 11 voneinander beabstandet. Dadurch kann die Flüssigkeit nicht störend auf die Funktion der Feder 11 einwirken. Der Pumpspender 13 ist vollständig aus Kunststoffteilen aufgebaut, da auch die Feder 11 und die Kugeln 49a, 49b aus Kunststoff hergestellt sind. Dadurch lässt sich der Pumpspender mit wenig Aufwand sortenrein entsorgen. Das mühsame Trennen von Metallteilen entfällt.

Die Kunststofffeder 11 besitzt den weiteren Vorteil, dass sie derart designt ist, dass sie in einen handelsüblichen Pumpenspender 13 integrierbar ist. Der Pumpenspender 13 kann daher aus der Massenproduktion übernommen werden. Lediglich die Höhe und der Durchmesser der Dosierkammer 39 müssen eventuell geringfügig an die Abmessungen der Kunststofffeder 11 angepasst werden.

Legende:

11 Kunststofffeder

13 Pumpspender

E1 Oberste Etage

E2 Unterste Etage

E3-E10 Etagen

15 Erster Ring

17 Zweiter Ring

19 Federbeine

21 Oberer Knotenpunkt

23 Unterer Knotenpunkt

25 Haltering

27 Höcker

29 Schlitze

31 Mantelfläche

33 Steigungswinkel

35 Gehäuse

37 Kappe

39 Dosierkammer

41 Pumpenkopf

43 Längsachse

45 Kolben

47 Spenderöffnung

49a, 49b Erste und zweite Kunststoffkugel

51 Saugrohr