DE69425660T2

DE69425660T2 - Abgabeeinrichtung für flüssige Materialien

Info

Publication number: DE69425660T2
Application number: DE69425660T
Authority: DE
Inventors: Joseph Gross
Original assignee: Elan Corp PLC
Current assignee: Elan Corp PLC
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2014-07-16
Also published as: IE930532A1; ATE195657T1; IL110357A0; AU675558B2; CA2167058A1; EP0708665B1; ZA945272B; DE69425660D1; US5704520A; EP0708665A1; JPH09505208A; AU7131694A; NZ268414A; KR960703631A; TW250438B

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abgabeeinrichtungen für flüssiges Material, und ein Ventil, das insbesondere für die Verwendung in solchen Abgabeeinrichtungen geeignet ist, und insbesondere auf Abgabeeinrichtungen zum Abgeben von Medikamenten in kleinen, präzise gesteuerten Mengen.

Hintergrund-Technik

Die Erfindung ist besonders nützlich, wenn die Flüssigkeit aus der Abgabeeinrichtung durch die Kraft eines Gases herausgetrieben wird, das in geeigneter Menge durch eine elektrolytische Zelle erzeugt wird. Beispiele solcher Systeme sind in den U.S. Patentschriften Nr. 5,062,834 und 5,090,963 sowie in unserer Internationalen Patentveröffentlichung WO 93/23096 beschrieben, wobei letztere nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht worden ist.
In einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Systeme zur Verabreichung von Medikamenten, ist es erforderlich, eine Flüssigkeit in einer vorbestimmten präzise gesteuerten Menge abzugeben oder zu verabreichen. Elektrolytische Pumpen, wie sie in den oben erwähnten U.S. Patentschriften beschrieben sind, sind für diesen Zweck entwickelt worden. Diese Pumpen umfassen jedoch im allgemeinen verhältnismäßig große Pumpkammern, und dadurch können ihre Pumpraten wesentlich durch Änderungen von Druck und Temperatur beeinflußt werden, insbesondere wenn die Abgabeeinrichtung über lange Zeitperioden und/oder unter variierenden Umgebungsbedingungen verwendet wird.
Die in unserer Internationalen Patentveröffentlichung WO 93/23096 beschriebene elektrolytische Pumpe stellt eine Abgabeeinrichtung oder Pumpe für flüssiges Material von einer Konstruktion dar, die eine Pumpkammer von verhältnismäßig kleinem Raum umfassen kann, so daß die verabreichte Menge der Flüssigkeit weniger gegenüber Druck- und Temperaturänderungen empfindlich ist.
Jedoch wird die Entlüftung der Drucksteuerkammer durch eine langsam arbeitende Entlüftungsöffnung bewirkt, die das Gas aus der Drucksteuerkammer in die Atmosphäre entläßt, um dadurch das Pumpelement durch den Rückkehrhub hindurch anzutreiben und Flüssigkeit aus dem Reservoir in die Pumpkammer zu saugen. Eine solche langsame Entlüftung kann zeitweise verstopft werden, was die Entlüftungsrate reduziert oder sie völlig unterbricht. Zusätzlich tendiert die Entlüftung, da sie zu allen Zeiten kontinuierlich vorgenommen wird, zu einer Reduktion des Wirkungsgrades des Pumphubs, indem man der Pumpenkammer einige der Gase relativ hohen Druckes wegnimmt, wenn es gewünscht ist, daß diese Gase maximale Kraft auf das Diaphragma ausüben, um die Flüssigkeit zu pumpen.
Außerdem verwendet die in unserer Internationalen Patentveröffentlichung WO 93/23096 beschriebene Vorrichtung ein Paar von Einwegschirmventilen zum Steuern des Flüssigkeitsflußes aus dem Reservoir zur Außenseite der Vorrichtung.
Außerdem ist die in unserer Internationalen Patentveröffentlichung WO 93/23096 beschriebene Vorrichtung so bemessen, daß die Gaserzeugung für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgesetzt wird. Die Dauer ist so ausgewählt, daß man die gewünschte Flüssigkeitsmenge durch den Auslaß verabreicht. Jedoch aus einer Mehrzahl von Gründen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, teilweise Verstopfung des Auslaßes oder Temperatur- und Druckvariationen, kann die Menge der verabreichten Flüssigkeit während einer festen Zeitperiode variieren.
Es gibt somit eine weithin erkannte Notwendigkeit für eine elektrolytische Pumpe gemäß den Prinzipien, wie sie in unserer Internationalen Patentveröffentlichung WO 93/23096 beschrieben sind, die jedoch eine Vorrichtung enthalten würde, die die Drucksteuerkammer wirkungsvoller entlüften, und die mehr Einwegventile verwenden würde und die die Fähigkeit hätte, die Verabreichung der Flüssigkeit automatisch zu unterbrechen, wenn eine bestimmte Flüssigkeitsmenge veranlaßt worden ist, durch den Auslaß hindurch zu treten. Es wäre sehr vorteilhaft, eine solche Pumpe verfügbar zu haben,
Die EP-A-209677 beschreibt eine elektro-chemisch angetriebene Abgabeeinrichtung für Medikamente für die pulsweise oder peristaltische Verabreichung von Medikamenten, die die Merkmale der Präambel des Anspruchs 1 aufweist. Die Abgabeeinrichtung umfaßt ein Flüssigkeitsreservoir zum Speichern eines abzugebenden Medikaments, eine elektro-chemische Pumpe zum Pumpen des Medikaments aus dem Flüssigkeitsreservoir, und ein Pumpenventil, das auf den Pumpendruck anspricht derart, daß, wenn der Pumpendruck einen vorbestimmten Wert erreicht, das Pumpenventil den auf das Medikament ausgeübten Druck aufhebt. Das Pumpenventil umfaßt ein Diaphragma, das im Gebrauch zwischen zwei Positionen hin und her schnappt.
Die US-A-4350477 beschreibt ein tragbares Pumpensystem zum intravenösen Verabreichen von Flüssigkeiten an einen Patienten mit einer einstellbaren Pumprate. Die Pumpwirkung des Systems wird durch einen flexiblen Abschnitt eines Rohrs bewirkt, das durch Kompression bzw. Dekompression eines Gases außerhalb des Rohrs zusammengedrückt und freigegeben wird, wobei die Kompression und Dekompression durch ein flexibles Element bewirkt wird, das eine Metallscheibe ist, die in konkaver Form vorgespannt ist.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Abgabeeinrichtung für flüssige Materialien geschaffen, umfassend:
a) ein Gehäuse, enthaltend ein Reservoir zum Speichern von abzugebender Flüssigkeit, einen Auslaß, durch den die Flüssigkeit abgegeben wird, und einen verbindenden Durchgang zwischen dem Reservoir und dem Auslaß;
b) ein hin und her bewegbares Pumpelement, angeordnet in dem Durchgang, wobei eine Seite des Pumpelements eine Pumpkammer mit dem Durchgang definiert und die andere Seite des Pumpelements eine Drucksteuerkammer definiert, wobei das Pumpelement zyklisch verschiebbar ist durch einen Pumphub zum Pumpen von Flüssigkeit durch den Auslaß und einen Saughub zum Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Reservoir;
c) Ventilvorrichtungen in dem Durchgang, die während des Saughubs wirksam sind, um das Pumpelement zu veranlassen, Flüssigkeit aus dem Reservoir in die Pumpkammer zu saugen, und während des Pumphubs wirksam sind, um das Pumpelement zu veranlassen, Flüssigkeit aus der Pumpkammer durch den Auslaß zu pumpen,
d) eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen von Gas zu einem vorgewählten Zeitpunkt und in vorgewählter Menge an die Drucksteuerkammer, um das Pumpelement durch den Pumphub hindurch anzutreiben, und
e) einen Entlüftungsmechanismus zum Ablassen des Gases aus der Drucksteuerkammer in die Atmosphäre, um das Pumpelement durch den Saughub hindurch anzutreiben, wobei der Entlüftungsmechanismus eine Einlaß-Entlüftungsöffnung enthält, die die Verbindung zwischen der Drucksteuerkammer und der Atmosphäre herbeiführt; wobei die Einlaßentlüftungsöffnung veranlaßt wird zum Beenden des Pumphubs zu öffnen und nach Ablassen eines Teils des Gases zu schließen, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungsmechanismus ein verschiebbares Element enthält, das mit der Pumpkammer verbunden ist, sowie wenigstens eine Blattfeder, die in der Drucksteuerkammer befestigt ist und in operativer Verbindung mit dem verschiebbaren Element steht, derart, daß in der neutralen Position des Entlüftungsmechanismus die Einlaßentlüftungsöffnung verschließend, die Blattfeder so gebogen ist, daß sie eine Vorspannung auf das verschiebbare Element in eine Richtung weg von dem Pumpelement hervorbringt.
Gemäß weiteren Merkmalen im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie unten beschrieben wird, ist das Pumpelement ein Diaphragma und der Entlüftungsmechanismus umfaßt ein verschiebbares Element, das mit dem Pumpelement verbunden ist, wobei das verschiebbare Element mit der Einlaßentlüftungsöffnung so geformt ist, daß die Einlaßentlüftungsöffnung in Verbindung mit einer Entlüftungsleitung steht, die in die Atmosphäre führt, und außerdem ein Sperrelement enthält, das gleitbar über dem verschiebbaren Element montiert ist, so daß das Sperrelement alternativ die Einlaßentlüftungsöffnung sperren und aufdecken kann. Das Sperrelement ist in eine Richtung weg von dem Pumpelement durch die Blattfeder vorgespannt, und das verschiebbare Element umfaßt Mittel zum Verhüten, das das Sperrelement sich relativ zu dem verschiebbaren Element über eine bestimmte Stelle hinweg bewegt, wodurch das verschiebbare Element vorgespannt ist, so daß, wenn das Sperrelement an diesem Ort ist, es die Einlaßentlüftungsöffnung sperrt.
Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen, verbindet diese oder jede Blattfeder die Wände der Drucksteuerkammer und das Sperrelement, wobei ein Ende der Blattfeder in einer Ausnehmung in der Wand der Drucksteuerkammer und das andere Ende der Blattfeder in einer Ausnehmung in dem Sperrelement gehalten ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Entlüftungsleitung mit dem Pumpelement verbunden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Entlüftungsleitung mit dem verschiebbaren Element ausgeformt und ist verschiebbar durch eine Dichtung gegenüber der Atmosphäre.
Gemäß weiteren Merkmalen der bevorzugten Ausführungsbeispiele umfaßt die Zufuhrvorrichtung eine elektrolytische Zelle, die Elektroden und Elektrolyt enthält und ein Gas in einer Menge erzeugt, die im wesentlichen proportional dem elektrischen Strom ist, der durch den Elektrolyten fließt.
Gemäß weiteren Merkmalen umfaßt die Ventileinrichtung:
a) ein stomaufwärts gelegenes Einwegventil in dem Durchgang, das zwischen dem Reservoir und der Pumpkammer angeordnet und so orientiert ist, daß während des Saughubs das Pumpelement Flüssigkeit aus dem Reservoir in die Pumpkammer saugt; und
b) ein stromabwärts gelegenes Einwegventil in dem Durchgang, angeordnet zwischen der Pumpkammer und dem Auslaß und so ausgerichtet, daß während des Pumphubs das Pumpelement Flüssigkeit aus der Pumpkammer durch den Auslaß pumpt.
Gemäß weiteren Merkmalen in bevorzugten Ausführungsbeispielen umfaßt die Zufuhrvorrichtung ein Paar elektrischer Kontakte in einer solchen Anordnung, daß, wenn das verschiebbare Element geschlossen vorgespannt ist, ein elektrischer Stomkreis geschlossen ist, der eine elektrolytische Zelle so aktiviert, daß Gas in vorbestimmter Menge erzeugt wird. Somit wird, wenn das Pumpelement genügend verschoben worden ist und die Verabreichung einer im wesentlichen festen Menge von Flüssigkeit durch den Auslaß der Vorrichtung angezeigt hat, und die Entlüftung automatisch öffnet, die Gaserzeugung unterbrochen. Die Entlüftung der Drucksteuerkammer führt zu einem Ansaugen zusätzlicher Flüssigkeit aus dem Reservoir in die Pumpkammer (Saughub), wo die Flüssigkeit bleibt, bis wieder Gas erzeugt wird, um das Diaphragma zu treiben und daher eine zusätzliche entsprechende Menge aus der Einheit während des Pumphubs zu pumpen.
Die Prinzipien und der Betrieb einer Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die beigefügte Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird hier, nur beispielsweise, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Einwegventil gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Querschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des oberen zentralen Abschnitts der Einrichtung von Fig. 4 ist, mit der Blattfeder in der oberen Position;
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des oberen zentralen Abschnittes der Abgabeeinrichtung nach Fig. 4 ist, mit der Blattfeder in der unteren Position, und
Fig. 7 eine vergrößerte Querschnittsansicht des oberen zentralen Abschnittes eines vierten Ausführungsbeispiels einer Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß der Erfindung ist.

Arten der Ausführung der Erfindung

Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen, zeigt Fig. 1 ein grundsätzliches Ausführungsbeispiel einer Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung, entworfen zum Verabreichen von Medikamenten in einer langsamen, gesteuerten und präzisen Rate. Im Laufe der nun folgenden Diskussion wird angenommen, daß die Abgabeeinrichtung zum Abgeben von Medikamenten verwendet wird, wobei es zu verstehen ist, daß eine solche Anwendung nur beispielshaft für die vielen Anwendungen steht, wo es gewünscht ist, intermittierend eine gesteuerte Menge von Flüssigkeit mit verhältnismäßig langsamer Rate zu verabreichen. Die vorliegende Erfindung soll alle solche Anwendungen abdecken und ist nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt.
Die dargestellte Abgabeeinrichtung für Flüssigkeiten gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Gehäuse 10, das ein Reservoir 12 umschließt, das die abzugebende Flüssigkeit enthält. Das Gehäuse 10 umfaßt auch einen Auslaß 14, durch den die Flüssigkeit abgegeben wird, und einen verbindenden Durchgang 16, zwischen dem Reservoir 12 und dem Auslaß 14. Der Durchgang 16 umfaßt eine vergrößerte Höhlung, die ein bewegbares hin und her gehendes Pumpelement enthält, vorzugsweise ein Diaphragma 18, das die vergrößerte Höhlung in eine Pumpkammer 20 und eine Drucksteuerkammer 22 trennt.
Diaphragma 18 dient als hin und her gehendes Pumpelement und ist zyklisch durch einen Pumphub und einen Saughub verschiebbar, um die Bewegung von Flüssigkeit aus der Reservoir 12 durch den Auslaß 14 zu bewirken. Wie unten detailliert dargestellt, veranlaßt während des Haupthubs der Differentialdruck über dem Diaphragma 18 dieses, sich in eine Richtung (nach oben in Fig. 1) zu bewegen, wobei Flüssigkeit aus dem Reservoir 12 in die Pumpkammer 20 fließt. Während des Pumphubs, wenn die Richtung des Differentialdrucks umgekehrt ist, wird das Diaphragma 18 veranlaßt, sich in die andere Richtung zu bewegen (nach unten in Fig. 1), wodurch Flüssigkeit von der Pumpkammer 20 durch den Durchgang 16 zum Auslaß 14 fließt.
Die Bewegung des Diaphragmas 18 während des Pumphubs wird vorzugsweise durch eine elektrolytische Zelle 24 herbeigeführt, die einen geeigneten Elektrolyten, wie Natriumbikarbonat oder vorzugsweise Kaliumacetat enthält, und innerhalb des Gehäuses 10 in Verbindung mit der Drucksteuerkammer 22 über eine Bohrung 26 angeordnet ist. In Fig. 1 ist auch ein Paar von Elektroden 28 dargestellt, die mit einer geeigneten elektrischen Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden sind, die entweder innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet sein kann.
Die elektrolytische Zelle 24 kann von jeder bekannten Konstruktion sein. Beispiele möglicher Konfigurationen sind in den U.S. Patenten Nr.: 5,062, 834 und 5,090,963 und in unserer Internationalen Patentveröffentlichung WO 93/23096 beschrieben.
Wenn passend, wird elektrische Energie an die Elektroden 28 in einer vorbestimmten Menge gebracht, was elektrolytische Reaktionen hervorruft, die Gase produzieren. Die Rate der Gasproduktion ist in Relation zu dem elektrischen Strom, der der elektrolytischen Zelle 24 zugeführt wird, und die gesamte Gasmenge, die produziert wird, ist in Relation zur gesamten elektrischen Energie, die der Zelle zugeführt wird. Die erzeugten Gase fließen aus der elektrolytischen Zelle 24 in die Drucksteuerkammer 22 durch die Bohrung 26, um das Diaphragma 18 zu verschieben und dadurch das Pumpen von Flüssigkeit aus der Pumpkammer 20 durch den stromabwärts gelegenen Abschnitt des Durchgangs 16 und durch den Auslaß 14 hinaus zu bewirken.
Ein stromabwärts gelegenes Einwegventil 30 ist in diesem Abschnitt des Durchgangs 16 zwischen der Pumpkammer 20 und dem Auslaß 14 angeordnet und so orientiert, daß während des Pumphubs des Diaphragmas 18 Flüssigkeit aus der Pumpkammer 20 durch den Auslaß 14 bewegt wird.
Ein stromwaufwärts gelegenes Einwegventil 32 ist in dem Abschnitt des Durchgangs 16 zwischen Reservoir 12 und Pumpkammer 20 angeordnet und so orientiert, daß während des Saughubs des Diaphragmas 18 Flüssigkeit aus dem Reservoir 12 in die Pumpkammer 20 gesaugt wird.
Die Einwegventile 30 und 32 können von jeder geeigneten Bauart sein, einschließlich die Bauart, die in unserer Internationalen Patentveröffentlichung WO 93/23096 beschrieben ist. Vorzugsweise, und am besten in Fig. 2 erkennbar, haben die Einwegventile die unten beschriebene einzigartige Bauart. Es ist festzuhalten, daß, während das unten beschriebene Einwegventil geeignet für die Verwendung im Zusammenhang mit einer Abgabeeinrichtung für Flüssigmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ist, es für den Leser ohne weiteres erkennbar ist, daß solche Ventile auch in verschiedenen anderen Anwendungen verwendet werden können. Eine solche Anwendung soll in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Jedes der Einwegventile 30 und 32 gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Fixieren der Position des Ventils relativ zu dem Durchgang, z. B. einen Rand 34, der in geeigneter Weise mit dem Gehäuse 10 (Fig. 1) verbunden ist. Ein flexibles Element 36 ist mit dem Rand 34 verbunden, vorzugsweise integral damit geformt, und vorzugsweise aus einem geeigneten Plastik oder Gummi hergestellt. Das flexible Element hat eine konvexe Seite, die so eingebaut ist, daß sie der gewünschten Richtung des Flußes zugewandt ist, und eine konkave Seite, die der entgegengesetzten Richtung zugewandt ist. Vorzugsweise ist das flexible Element 36 halbkugelförmig, oder teilweise kugelförmig. Das flexible Element 36 enthält nahe einem Zentrum einen Schlitz 38 geeigneter Länge und Form.
Wenn somit das Diaphragma 18 nach unten drückt, wird auf die konkave Seite des stromabwärts gelegenen Ventiles 30 und auf die konvexe Seite des stromaufwärts gelegenen Ventils 32 Druck ausgeübt. Das Ausüben von Druck auf die konkave Seite des stromabwärts gelegenen Ventils 13 trachtet das flexible Element 36 des Ventils 30 stromab in Richtung des Auslaßes 14 zu biegen. Diese Verbiegung sucht die Abschnitte des flexiblen Elements 36 des Ventils 30, die an den Schlitz 38 angrenzen, zu trennen, wodurch Flüssigkeit durch die gebildete Öffnung stromabwärts fließen kann.
Zugleich trachtet das Ausüben von Druck auf die konvexe Seite des stromaufwärts gelegenen Ventils 32, das flexible Element 36 des Ventils 32 stromauf in Richtung des Reservoirs 12 zu drücken. Dies sucht die Abschnitte des flexiblen Elements 36 des Ventils 32, die an den Schlitz 38 angrenzen, zusammen zu bringen, wodurch die Öffnung versiegelt wird und das Fließen von Flüssigkeit stromaufwärts durch das Ventil 32 verhindert wird.
Wenn der Druck in der Drucksteuerkammer 22 reduziert wird, wie unten beschrieben wird, bewegt sich in ähnlicher Weise das Diaphragma 18 nach oben und der Druck in der Pumpkammer 20 wird reduziert, auf der konkaven Seite des stromabwärts gelegenen Ventils 30 und auf der konvexen Seite des stromaufwärts gelegenen Ventils 32. Diese Reduktion des Drucks erlaubt es der Flüssigkeit, durch das stromaufwärts gelegene Ventil 32 zu fließen und umschließt zugleich dickt, das stromabwärts gelegene Ventil 30, um zu verhüten, daß Flüssigkeit von außen durch den Auslaß 14 in das Gerät eintritt.
Eine Abgabeeinrichtung Ihr flüssiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ferner einen Entlüftungsmechanismus für die Entlüftung von Gasen, die von der elektrolytischen Zelle 24 erzeugt werden, aus der Drucksteuerkammer 22 in die Atmosphäre. Das Entlüften senkt den Druck in der Drucksteuerkammer 22 und veranlaßt das Diaphragma 18 sich so zu bewegen, daß Flüssigkeit vom Reservoir 12 in die Pumpkammer 20 gesaugt wird, wie oben beschrieben.
Der Entlüftungsmechanismus enthält eine Einlaßentlüftungsöffnung 40, die in der Drucksteuerkammer 22 angeordnet ist. Wie weiter unten detailliert beschrieben, wird die Einlaßentlüftungsöffnung 40 veranlaßt, sich alternativ zu öffnen, um den Pumphub zu beenden und die Drucksteuerkammer 22 zu entlüften, und zu schließen, nachdem ein Teil des Gases abgelassen worden ist.
Der Entlüftungsmechanismus umfaßt ein verschiebbares Element 42, das mit dem Diaphragma 18 verbunden ist. Das verschiebbare Element 42 ist mit einer Einlaßentlüftungsöffnung 40 ausgebildet, die in Verbindung mit einer flexiblen Entlüftungsleitung steht, die mit dem Diaphragma 18 verbunden ist, und durch eine feste Entlüftungsleitung 46, die im Gehäuse 10 ausgebildet ist, in die Atmosphäre führt. Die Verbindung zwischen der Einlaßentlüftungsöffnung 40 und der flexiblen Entlüftungsleitung 44 wird vorzugsweise durch einen hohlen Abschnitt des verschiebbaren Elements 42 bewirkt.
Der Entlüftungsmechanismus umfaßt ferner ein Sperrelement 48, das gleitend über dem verschiebbaren Element 42 montiert ist, so daß das Sperrelement 48 alternativ die Einlaßventilöffnung 40, die weiter unten detaillierter beschrieben wird, abwechselnd sperren und aufdecken kann.
Vorzugsweise umfaßt das verschiebbare Element 42 einen Abschnitt, der kegelstumpfförmige Gestalt hat, und ein Sperrelement 48 ist ringförmig mit einem inneren Durchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Abschnittes kleinsten Durchmessers des kegelstumpfförmigen Segments des verschiebbaren Elements 42. Vorzugsweise enthält das verschiebbare Element 42 auch eine Vorrichtung zum Verhüten, das das Sperrelement 48 sich relativ zu dem verschiebbaren Element über einen bestimmten Ort hinaus bewegt, wie einen Vorsprung 50, benachbart zu dem Abschnitt größten Durchmessers des kegelstumpfförmigen Segments des verschiebbaren Elements 42, und mit einem Außendurchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser des Sperrelements 48, so daß das Sperrelement daran gehindert wird, über den Vorsprung 50 hinweg zu gleiten. Die Funktion des Vorsprungs 50 kann auch durch andere Mittel erreicht werden, wie einen horizontalen Abschnitt 51 des verschiebbaren Elements 42, gezeigt in Fig. 3.
Das Sperrelement 48 ist normalerweise in eine Richtung weg vom Diaphragma 18 (aufwärts in Fig. 1) vorgespannt. Somit ist das verschiebbare Element 42 ebenfalls in dieser Richtung vorgespannt, wenn das Sperrelement 48 an dem Vorsprung 50 anschlägt.
Die relative Position und die Dimensionen des verschiebbaren Elements 42, des Sperrelements 48 und der Einlaßentlüftungsöffnung 40 sind derart, daß immer dann, wenn das Sperrelement 48 an den Vorsprung 50 anschlägt, die Einlaßentlüftungsöffnung 40 gesperrt oder geschlossen ist, wodurch die Gase daran gehindert werden, die Drucksteuerkammer 22 zu verlassen.
Die Vorspannung des Sperrelements 48, und daher des verschiebbaren Elements 42, wie oben beschrieben, wird durch die Verwendung von einer oder mehreren Vorspannfedern erzielt, vorzugsweise eine oder mehrere Blattfedern 52, von denen ein Ende eine Wand der Drucksteuerkammer 22 berührt oder erfaßt, während das andere Ende das Sperrelement 48 berührt oder erfaßt.
Vorzugsweise passen die Enden der Blattfedern 52 in Ausnehmungen in den Wänden der Drucksteuerkammer 22 und des Sperrelements 48.
Die Länge der Blattfeder 52 ist derart, daß dann, wenn der Entlüftungsmechanismus in seiner neutralen Position ist (in den Fig. 1 und 3 gezeigt) die Blattfeder 42 leicht gebogen ist, so daß sie eine nach oben gerichtete Vorspannung auf das Sperrelement 48 und das verschiebbare Element 42 ausübt, wie oben beschrieben.
Im Betrieb wird elektrische Energie in geeignetem Ausmaß an die elektrolytische Zelle 24 geliefert, was sie veranlaßt, Gase zu erzeugen, die in die Drucksteuerkammer 22 eintreten und ihren Druck erhöhen. Der erhöhte Druck veranlaßt das Diaphragma 18, sich nach unten zu bewegen, so daß es Flüssigkeit durch den Auslaß 14, wie oben beschrieben, hindurchdrückt. Da das verschiebbare Element 42 mit dem Diaphragma 18 verbunden ist, wird eine Kraft auf das verschiebbare Element 42 ausgeübt, um es nach unten zu bewegen. Dieser Kraft wirkt zunächst die nach oben gerichtete Vorspannkraft entgegen, die von der Blattfeder 52 ausgeübt wird.
Wenn die Abwärtsbewegung des Diaphragma 18 sich fortsetzt, nimmt die abwärts gerichtete Kraft auf das verschiebbare Element 42 zu, was schließlich der Vorspannkraft gleichkommt und diese übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt richtet sich die Blattfeder 52 augenblicklich gerade und biegt sich dann schnell in Abwärtsrichtung, was das Sperrelement 48 veranlaßt, relativ zum verschiebbaren Element 42 nach unten zu gleiten, so daß das Sperrelement gegen den Anschlagabschnitt 54 des verschiebbaren Elements 42 anschlägt. Die Relativbewegung des Sperrelements 48 und des verschiebbaren Elements 42 öffnet die Einlaßentlüftungsöffnung 40. Da der Druck in der Drucksteuerkammer 22 größer ist als in der Atmosphäre außerhalb der Abgabeeinrichtung, fließen Gase schnell durch die Einlaßentlüftungsöffnung 40, die flexible Entlüftungsleitung 44 und die fixe Entlüftungsleitung 46 und entweichen zur Außenseite der Abgabeeinrichtung.
Das Entlüften der Gase führt zu einem raschen Druckabfall in der Drucksteuerkammer 22, was den Druck in der Drucksteuerkammer 22 veranlaßt, rasch von einem Druck über dem in der Pumpkammer 20 zu einem Druck unterhalb des Drucks der Pumpkammer 20 zu fallen. Das entstehende Druckdifferential drückt das verschiebbare Element 42 rasch nach oben. Da das verschiebbare Element 42 sich nach oben bewegt, drückt der Anschlagabschnitt 54 des verschiebbaren Elements 42 das Sperrelement 48 über den Ankerpunkt der Blattfeder 52 in der Wand der Drucksteuerkammer 22 nach oben, was die Blattfeder 52 veranlaßt, sich nach oben zu biegen, wodurch das Sperrelement 48 und das verschiebbare Element 42, wie oben beschrieben, nach oben vorgespannt werden, und das Sperrelement 48 veranlaßt wird, die Einlaßentlüftungsöffnung 40 zu sperren oder zu schließen, wodurch das Entlüften der Gase aus der Drucksteuerkammer 22 beendet wird.
Die Länge und Stärke der Blattfeder 52 sowie die anderen Komponenten des Belüftungsmechanismus sind so bemessen, daß sie wie oben beschrieben wirksam werden, so daß eine im wesentlichen feste Flüssigkeitsmenge während jedes Pumpenhubs abgegeben wird.
Vorzugsweise enthält eine Abgabeeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung auch ein Paar elektrische Kontakte 56, die so angeordnet sind, daß sie einander berühren, wenn das verschiebbare Element 42 in seiner nach oben vorgespannten Position ist, während die Kontakte 56 leicht voneinander getrennt sind, beispielsweise durch eine leichte Abwärtsvorspannung auf dem niedrigeren der zwei Kontakte 56, wenn das verschiebbare Element 42 während der Entlüftung, wie oben beschrieben, nach unten verschoben wird.
Die Kontakte 56 sind elektrisch mit Abgriffen 58 verbunden, die ihrerseits mit einem geeigneten elektrischen Schaltungskreis (nicht dargestellt) verbunden sind, der den Moment der Trennung der Kontakte 56 erfaßt und in der Lage ist, diese Information zum Unterbrechen der elektrischen Energiezufuhr an die elektrolytische Zelle zu verwenden, so daß keine Gase erzeugt werden, wenn die Drucksteuerkammer 22 entlüftet wird, sowie während der Periode von der Beendigung der Entlüftung bis zum Beginn des nächsten Pumphubs.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei dem die Einlaßventilöffnung 40 nicht mit einer flexiblen Entlüftungsleitung wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in Verbindung steht, sondern direkt mit einer Entlüftungsleitung 60 verbunden ist, die mit dem verschiebbaren Element verbunden oder vorzugsweise integral damit ausgeformt ist. Die Entlüftungsleitung 60 ist genügend lang um sich durch das Gehäuse 10 bis zur Atmosphäre zu erstrecken. Eine geeignete Dichtung 62 erlaubt der Entlüftungsleitung 60, sich nach oben und unten zu verschieben, dichtet jedoch die Drucksteuerkammer 22 ab, so daß keine Gase entweichen können, außer durch die Entlüftungsleitung 60.
Wie der Leser ohne weiteres erkennt, kann das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 Kontakte 56 und Abgriffe 58 enthalten, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellt. Diese sind in Fig. 3 im Interesse der Klarheit weggelassen worden.
Das Gehäuse 10, Reservoir 12 und/oder Diaphragma 18 können in jeder geeigneten Konfiguration hergestellt werden, z. B. kreisförmig oder rechteckig im Querschnitt, und können aus jedem geeigneten Material bestehen.
Zum leichteren Zusammenbau bzw. zur Zerlegung der dargestellten Abgabeeinrichtung ist das Gehäuse 10 aus mehreren Abschnitten hergestellt - einen oberen Abschnitt 10a, einen mittleren Abschnitt 1 Ob und einen unteren Abschnitt 10c. Der obere Abschnitt 10a und der mittlere Abschnitt 10b sind miteinander verklammert, um zwischen ihnen die Pumpkammer 20 und die Drucksteuerkammer 22 zu definieren und außerdem ein Volumen zu bilden, das die elektrolytische Zelle 24 aufnehmen kann.
Der mittlere Abschnitt 10b und der Unterabschnitt 10c sind so miteinander verklammert, um zwischen ihnen einen Hohlraum zu definieren, der das Reservoir 12 enthält und ein rollendes Diaphragma 64 am Platz halten soll, das flexibel ist und vorzugsweise aus Silikongummi erzeugt ist. Man wird erkennen, daß das Reservoir 12 durch den mittleren Abschnitt 1 Ob und das rollende Diaphragma 64 definiert ist. Das rollende Diaphragma 64 ist in den Fig. 1 und 3 so gezeigt, wie es erscheinen würde, wenn Reservoir 12 voll Flüssigkeit ist. In gestrichelten Linien in Fig. 3 ist das rollende Diaphragma 64 so gezeigt, wie es erscheinen würde, wenn das Reservoir 12 leer ist. Das Diaphragma 18 und eine Reservoirentlüftungsöffnung 68 erlauben es dem Reservoir 12, sich auszudehnen und zusammen zu ziehen, entsprechend der Menge von flüssigem Material, das in dem Reservoir 12 enthalten ist, wenn die rollende Membran 64 sich bewegt.
Der mittlere Abschnitt 10b trägt einen Injektionsstopfen 66 zum Füllen des Reservoirs durch Injektion mittels einer Spritzennadel (nicht dargestellt). Der mittlere Abschnitt 10b enthält auch eine Injektionsentlüftung 69, die es der Luft ermöglicht, während des Injizierens von Flüssigkeit in das Reservoir 12 zu entweichen.
Die Ränder 34 der Ventile 30 und 32 sind in Öffnungen befestigt, die im Mittelabschnitt 10b ausgeformt sind.
Die dargestellte Abgabeeinrichtung arbeitet wie folgt: das Reservoir 12 wird mit Flüssigkeit unter Verwendung einer Spritze (nicht dargestellt) gefüllt, die den Injektionsstopfen 66 durchbohrt. Die Injektion wird fortgesetzt, bis die injizierte Flüssigkeit beginnt, am Auslaß 14 auszutreten, was anzeigt, daß das Reservoir 12, der verbindende Durchgang 16 und die Pumpkammer 20 alle vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind.
Die Rate des Zubringens von Flüssigkeit aus dem Reservoir 12 an den Auslaß 14 wird durch einen elektrischen Steuerschaltungskreis (nicht dargestellt) gesteuert, der die Energieversorgung der elektrolytischen Zelle 24 über die Elektroden 28 steuert. Während des Intervalls, wenn die Elektroden 28 unter Strom stehen, erzeugt die elektrolytische Zelle 24 ein Gas oder Gase, die über eine Bohrung 26 in die Drucksteuerkammer 22 eingebracht werden. Diese Gase verschieben das Diaphragma 18 nach unten, wodurch sie das Diaphragma 18 anspannen, und die Pumpkammer 20 zusammendrücken. Dieses Zusammenziehen der Pumpkammer 20 erzeugt einen Druck über den Durchgang 16 zum Schließen des stromaufwärts gelegenen Ventils 32 und zum Öffnen des stromabwärts gelegenen Ventils 30. Dementsprechend wird Flüssigkeit aus der Pumpkammer 20 über das Ventil 30 durch den Auslaß 14 gepumpt, während in der elektrolytischen Zelle 24 Gas in einer Rate erzeugt wird, die in Beziehung mit der Größe des elektrischen Stroms steht, der ihr zugeführt wird.
Wie oben beschrieben, bewegt sich an einem gewissen Punkt in dem Pumphub das Sperrelement 48 relativ zu dem verschiebbaren Element 42 nach unten, legt die Einlaßentlüftungsöffnung 40 frei und entlüftet die Drucksteuerkammer 22, und unterbricht zugleich die Erzeugung von Gasen durch die elektrolytische Zelle 24.
Nach dem Entlüften kehren das Sperrelement 48 und das verschiebbare Element 42 sowie die anderen Komponenten des Entlüftungsmechanismus in ihre Ruhestellung (wie in Fig. 1 und 2 dargestellt) zurück, wobei die Pumpkammer 20 wider mit Flüssigkeit aufgefüllt wird, die aus dem Reservoir 12 gesaugt wird.
Wenn elektrischer Strom wieder an die elektrolytische Zelle 24 angelegt wird, wird das Diaphragma 18 wiederum durch einen Pumphub hindurch angetrieben und wird die Flüssigkeit durch das Ventil 30 und durch den Auslaß 14 gepumpt.
In den Fig. 4 bis 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, das im wesentlichen gleich dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist, ausgenommen Variationen in dem Mechanismus, der verwendet wird, um die Drucksteuerkammer 22 zu entlüften, wie im Folgenden beschrieben.
Eine Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 6 zeigt einen etwas verschiedenen Entlüftungsmechanismus für das Entlüften von Gasen, die durch die elektrolytische Zelle 24 erzeugt wurden, aus der Drucksteuerkammer 22 an die Atmosphäre. Das Entlüften läßt den Druck in der Drucksteuerkammer 22 fallen und veranlaßt das Diaphragma 18 sich so zu bewegen, daß Flüssigkeit aus dem Reservoir 12 in die Pumpkammer 20 gesaugt wird, wie oben beschrieben.
Der Entlüftungsmechanismus, der in Fig. 4 und detaillierter in den vergrößerten Ansichten der Fig. 5 und 6 gezeigt ist, enthält ein verschiebbares Element 142, das mit einem Diaphragma 18 verbunden ist und aus einer Anzahl von Abschnitten aufgebaut ist.
Das verschiebbare Element 142 enthält ein oberes Element 202, das in der Lage ist, flach an der oberen inneren Wand der Drucksteuerkammer 22 anzulegen, wenn die Drucksteuerkammer nicht entlüftet wird. Das obere Element 202 ist fest mit dem Rest des verschiebbaren Elements 142 über ein geeignetes Verbindungselement 204 verbunden, das vorteilhafterweise die Form einer Reihe von Rippen hat, die sich von dem oberen Element 202 auf ein zentrales Element 206 hin erstrecken.
Eine Blattfeder 52 erstreckt sich durch oder zwischen dem Verbindungselement 204, durch einen Schlitz (nicht dargestellt) und tritt auch durch ein Aufprallelement 207, das nicht mit dem verschiebbaren Element 142 verbunden ist und frei zwischen dem oberen Element 202 und einem zentralen Element 206 des verschiebbaren Elements 142 beweglich ist. Die Blattfeder 52 und das Aufprallelement 207 sind so angeordnet, daß die Abwärtsbewegung des oberen Elements 202 die Abwärtsbewegung des Aufprallelements 207 verursacht, was ihrerseits die gleiche Abwärtsbewegung der Blattfeder 52 verursacht.
Das Zentralelement 206 ist mit einem unteren Element 208 verbunden und formt mit ihm zusammen eine Sekundärkammer. Die Sekundärkammer ist in eine obere Sekundärkammer 210 und eine untere Sekundärkammer 212 durch einen verschiebbaren Stopfen 214 aufgespalten, der an dem unteren Element 208 verankert ist oder einen Abschnitt desselben bildet.
Der verstellbare Stopfen 214 enthält eine oder mehr geeignet angeordnete Bohrungen 215, die dazu dienen, die obere Sekundärkammer 210 und die untere Sekundärkammer 212 kontinuierlich miteinander zu verbinden. Die Größe, Form und die Bewegung des verstellbaren Stopfens 214 sind so bemessen, daß er alternativ durch eine Öffnung 216 in dem Zentralelement 206 ragen kann, um die obere Sekundärkammer 210 und daher auch die untere Sekundärkammer 212 von der Drucksteuerkammer 22 abzusperren oder zu isolieren, oder nach unten aus der Öffnung 216 zu treten, um die Sekundärkammer 210 und daher auch die untere Sekundärkammer 212 in Verbindung mit der Drucksteuerkammer 22 zu bringen.
Die untere Sekundärkammer 212 ist in kontinuierlicher Verbindung mit einer flexiblen Entlüftungsleitung 44, die mit dem Diaphragma 18 verbunden ist, und in die Atmosphäre über eine feste Entlüftungsleitung 46 führt, die im Gehäuse 10 ausgebildet ist.
Die Länge der Blattfeder 52 ist derart, daß, wenn der Entlüftungsmechanismus in seiner neutralen Stellung ist (in Fig. 5 gezeigt) die Blattfeder 52 leicht gebogen ist, um eine Aufwärtsvorspannung auf das Aufprallelement 207 auszuüben.
Im Betrieb wird elektrische Energie in geeignetem Ausmaß an die elektrolytische Zelle 24 geliefert, um sie zu veranlassen, Gase zu erzeugen, die in die Drucksteuerkammer 22 eintreten und ihren Druck erhöhen. Der erhöhte Druck veranlaßt das Diaphragma 18, sich nach unten zu bewegen, um durch die Öffnung 14 Flüssigkeit zu drücken, wie oben beschrieben. Da das verschiebbare Element 142 mit dem Diaphragma 18 verbunden ist, wird auf das verschiebbare Element 142 Kraft ausgeübt, und es bewegt sich nach unten. Die Abwärtsbewegung des verschiebbaren Element 142 dient auch dazu, das Aufprallelement 207 und die Blattfeder 52 nach unten zu bewegen.
Wenn sich die Bewegung nach unten fortsetzt, wird die Abwärtskraft auf die Blattfeder 52 erhöht. Schließlich überwindet die Abwärtskraft auf der Blattfeder 52 die nach oben gerichtete Vorspannkraft. An diesem Punkt streckt sich die Blattfeder 52 augenblicklich und biegt sich dann rasch in die Abwärtsrichtung, was das Aufprallelement 207 veranlaßt, sich schnell nach unten zu bewegen und auf den verstellbaren Stopfen 214 aufzuprallen. Der Aufprall veranlaßt den verstellbaren Stopfen 214, sich nach unten zu bewegen, was die vorher geschlossene Öffnung 216 öffnet, die Drucksteuerkammer 22 dadurch in Verbindung mit der oberen Sekundärkammer 210 (und daher mit der unteren Sekundärkammer 212 und der flexiblen Entlüftungsleitung 44 und der festen Entlüftungsleitung 46) bringt und es den Gasen in der Drucksteuerkammer 22 ermöglicht, auf die Außenseite der Einrichtung entlassen zu werden.
Da der Druck in der Drucksteuerkammer 22 höher ist als in der Atmosphäre außerhalb der Abgabeeinrichtung, entweichen die Gase schnell auf die Außenseite der Abgabeeinrichtung.
Das Entlüften der Gase bringt einen raschen Druckabfall in der Drucksteuerkammer 22, was den Druck in der Drucksteuerkammer 22 veranlaßt, schnell von einem Druck über dem in der Pumpkammer 20 auf einen Druck unter dem Druck in der Pumpkammer 20 zu fallen. Das entstehende Druckdifferential drückt das verschiebbare Element 142 rasch nach oben. Wenn das verschiebbare Element 142 sich nach oben bewegt, biegt sich schließlich die Blattfeder 52 nach oben um das Aufprallelement 207 nach oben und weg von dem verstellbaren Stopfen 214 zu drücken, was es dem verstellbaren Stopfen 214 erlaubt, sich nach oben zu bewegen, um die Öffnung 216 zwischen der Drucksteuerkammer 22 und der Außenseite der Abgabeeinrichtung wieder zu schließen.

Bestes Verfahren zur Ausübung der Erfindung

In Fig. 7 ist ein viertes und gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, das im wesentlichen das gleiche ist wie die in den Fig. 1, 3 und 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele, ausgenommen Variationen in dem Mechanismus, der verwendet wird, um die Drucksteuerkammer 2 zu entlüften, wie unten beschrieben. Dementsprechend zeigt Fig. 7 ein vergrößertes Detail des Entlüftungsmechanismus.
Somit ist in Fig. 7, allgemein mit 300 bezeichnet, ein Detail einer Abgabeeinrichtung für flüssiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Abgabeeinrichtung hat ein Gehäuse 310 mit einem Reservoir (nicht dargestellt), das die Flüssigkeit enthält, die abgegeben werden soll, und einem Auslaß (nicht dargestellt), durch den die Flüssigkeit abgegeben wird. Wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 3 und 4 bis 6 bewegt sich die Flüssigkeit aus dem Reservoir an den Auslaß über einen Durchgang 312 mit einem stromaufwärts gelegenen Einwegventil und einem stromabwärts gelegenen Einwegventil (nicht dargestellt). Somit tritt Flüssigkeit, die aus dem Reservoir und dem stromaufwärts gelegenen Ventil durch den Durchgang 312 kommt, in den dargestellten Abschnitt der Abgabeeinrichtung über den Teil des Durchgangs 312 ein, der bei 314 in Fig. 7 angegeben ist. Innerhalb des Durchgangs 312 ist ein Diaphragma 316 angeordnet, das auf einer Seite mit dem Durchgang 312 eine Pumpkammer 318, und auf der anderen Seite eine Drucksteuerkammer 320 definiert. Das Diaphragma ist zyklisch verschiebbar, um Flüssigkeit in die Pumpkammer 318 aus einem Reservoir und einem stromaufwärts gelegenen Ventil zu saugen und Flüssigkeit aus der Pumpkammer 318 entlang des verbindenden Durchgangs 312 gegen das stromabwärts gelegene Ventil und den Auslaß in der Richtung zu pumpen, die mit 322 angegeben ist.
Das Diaphragma 316 ist über ein Verbindungsstab 324 mit einem Entlüftungsmechanismus verbunden, der allgemein mit 326 bezeichnet ist und eine Einlaßentlüftungsöffnung 328 hat. Eine Blattfeder 330 ist innerhalb der Drucksteuerkammer 320 angeordnet und mit dem Verbindungstab 324 verbunden. Wenn der Entlüftungsmechanismus in seiner neutralen Position ist, ist die Blattfeder 330 leicht gebogen, um eine aufwärts gerichtete Vorspannung auf den Verbindungsstab 324 auszuüben. Die Einlaßentlüftungsöffnung 328 ist zwischen einem Dichtungselement 332 und dem Gehäuse 310 definiert. Das Dichtungselement 332 ist über einen Verbindungsstab 324 mit dem Diaphragma 316 verbunden.
Die Drucksteuerkammer 320 erstreckt sich von dem Diaphragma 316 nach oben bis zu der Einlaßentlüftungsöffnung 328. Eine oder mehrere Spalten 334 in dem Dichtungselement 332 erlauben die Verbindung zwischen den unteren Teil 336 und dem oberen Teil 338 der Drucksteuerkammer 320.
Im Betrieb wird Gas innerhalb der Drucksteuerkammer 320 durch eine elektrolytische Zelle 340 erzeugt, was das Diaphragma 316 veranlaßt, sich nach unten durch den Pumphub zu bewegen. Die Blattfeder 330 setzt dieser nach unten gerichteten Kraft zunächst Widerstand entgegen, jedoch wird, wie in den anderen Ausführungsbeispielen, die nach oben gerichtete Vorspannung, die von der Feder 330 herrührt, schließlich überwunden, und die Feder streckt sich und schnappt dann nach unten, wenn sie die horizontale Position erreicht hat. Diese Schnappwirkung verursacht, daß das Dichtungselement 332 nach unten schnappt, was die Einlaßentlüftungsöffnung 328 veranlaßt, sich zu öffnen und dadurch dem unter Druck stehenden Gas in der Drucksteuerkammer 320 erlaubt, über die Entlüftungsöffnung 328 durch einen Entlüftungsauslaß 342 zu entweichen.
Das Dichtungselement 332 enthält einen neutralen Abschnitt 344, einen kegelstumpfförmigen Abschitt 346, in dem der Spalt 334 angeordnet ist, und einen Verankerungsabschnitt 348, der das Dichtungselement 332 in Position hält. Scharniergelenke 350 erlauben es dem mittleren Abschnitt 344, sich nach unten und nach oben in Bezug zum Verankerungsabschnitt 348 zu bewegen, wobei diese Bewegungen jeweils die Einlaßentlüftungsöffnung 328 innerhalb des oberen Teils 338 der Drucksteuerkammer 320 öffnen, bzw. abdichten.
Das Entweichen des unter Druck stehenden Gases erlaubt es der Blattfeder 330, sich zu entspannen, wodurch das Diaphragma 316, der Verbindungsstab 324 und das Dichtungselement 332 sich nach oben bewegen, bis die Einlaßentlüftungsöffnung 328 wieder abgedichtet ist. Die Bewegung des Diaphragmas 316 nach oben saugt Flüssigkeit aus dem Reservoir durch das stromaufwärts gelegene Ventil und über den verbindenden Durchgang 314 in die Pumpkammer 318. Somit wird die Pumpkammer 318 wieder gefüllt und die Einlaßentlüftungsöffnung 328 wird wieder verschlossen, was es erlaubt, den Pumphub neu zu beginnen.
Man erkennt ohne weiteres, daß die dargestellte Abgabeeinrichtung keine großen Gasvolumen über ausgedehnte Zeiträume hält und daher nicht signifikant empfindlich gegenüber Temperatur- und Druckschwankungen ist. Zusätzlich wird bemerkt werden, daß eine Abgabeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dazu tendiert, die gleiche Flüssigkeitsmenge in jedem aufeinanderfolgenden Pumphub zu verabreichen. Die dargestellte Abgabeeinrichtung kann daher für das intermitttierende Abgeben von präzise eingestellten Mengen von Flüssigkeiten mit präzise gesteuerten Raten verwendet werden.

Claims

1. Abgabeeinrichtung für flüssige Materialien, umfassend:

a) ein Gehäuse (10, 310) enthaltend ein Reservoir (12) zum Speichern von abzugebender Flüssigkeit, einen Auslaß (14), durch den die Flüssigkeit abgegeben wird, und einen verbindenden Durchgang (16, 321) zwischen dem Reservoir (12) und dem Auslaß (14);

b) ein hin- und herbewegbares Pumpelement (18, 316), angeordnet in dem Durchgang (16, 312), wobei eine Seite des Pumpelements (18, 316) eine Pumpkammer (20, 318) mit dem Durchgang (16, 312) definiert und die andere Seite des Pumpelements (18, 316) eine Drucksteuerkammer (22, 320) definiert, wobei das Pumpelement (18, 316) zyklisch verschiebbar ist durch einen Pumphub zum Pumpen von Flüssigkeit durch den Auslaß (14) und einen Saughub zum Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Reservoir (12);

c) Ventilvorrichtungen (30, 32) in dem Durchgang (16, 312), die während des Saughubs wirksam sind, um das Pumpelement (18, 316) zu veranlassen, Flüssigkeit aus dem Reservoir (12) in die Pumpkammer (20, 318) zu saugen, und während des Pumphubs, um das Pumpelement (18, 316) zu veranlassen, Flüssigkeit aus der Pumpkammer (20, 318) durch den Auslaß (14) zu pumpen;

d) eine Zuführeinrichtung (24) zum Zuführen von Gas zu einem vorgewählten Zeitpunkt und in vorgewählter Menge an die Drucksteuerkammer (20, 320), um das Pumpelement (18, 316) durch den Pumphub hindurch anzutreiben; und

e) einen Entlüftungsmechanismus (326) zum Ablassen des Gases aus der Drucksteuerkammer (22, 320) an die Atmosphäre, um das Pumpelement (18, 316) durch den Saughub hindurch anzutreiben, wobei der Entlüftungsmechanismus (326) enthält: eine Einlaß- Entlüftungsöffnung (40, 328), die Verbindung zwischen der Drucksteuerkammer (22, 320) und der Atmosphäre herbeiführt; wobei die Einlaß-Entlüftungsöffnung (40, 328) veranlaßt wird, sich zum Beenden des Pumphubs zu öffnen und nach Ablassen eines Teils des Gases zu schließen, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungsmechanismus (326) ein verschiebbares Element (42, 324) enthält, das mit der Pumpkammer (18, 316) verbunden ist, sowie wenigstens eine Blattfeder (52, 330), die in der Drucksteuerkammer (22, 320) befestigt ist und in operativer Verbindung mit dem verschiebbaren Element (42, 324) steht, derart, daß in der neutralen Position des Entlüftungsmechanismus, die Einlaß-Entlüftungsöffnung (40, 328) verschließend, die Blattfeder (52, 330) so gebogen ist, daß sie eine Vorspannung auf das verschiebbare Element (42, 324) in eine Richtung weg von dem Pumpelement (18, 316) hervorbringt.

2. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das verschiebbare Element (42) mit der Einlaß-Entlüftungsöffnung (40) ausgeformt ist, und der Entlüftungsmechanismus weiters ein Sperrelement (48) enthält, das gleitbar über dem verschiebbaren Element (42) angeordnet ist, wobei das Sperrelement (48) in einer Richtung weg von dem Pumpelement (18) durch wenigstens eine Blattfeder (52) vorgespannt ist, so daß das Sperrelement (48) die Einlaß-Entlüftungsöffnung abwechselnd sperren und freigeben kann, und daß die Einlaß-Entlüftungsöffnung (40) in Verbindung mit einer Entlüftungsleitung (46, 60) steht, die in die Atmosphäre führt, und wobei, wenn der Entlüftungsmechanismus geschlossen vorgespannt ist, das Sperrelement (48) in eine Richtung weg von dem Pumpetement (18) vorgespannt ist und wobei das verschiebbare Element (42) eine Vorrichtung (50) enthält, um zu verhüten, daß das Sperrelement (48) sich relativ zu dem verschiebbaren Element (42) über eine bestimmte Stelle wegbewegt, wodurch das verschiebbare Element (42) vorgespannt wird, so daß, wenn das Sperrelement (48) an der genannten Stelle ist, es die Einlaß-Entlüftungsöffnung (40) sperrt.

3. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (50) zum Verhüten, daß das Sperrelement (48) sich relativ zu dem verschiebbaren Element (42) über eine bestimmte Stelle hinaus bewegt, eine Rippe (50) enthält, die mit dem verschiebbaren Element (42) ausgeformt ist, das eine Querdimension hat, die größer ist als die Querdimension der Öffnung des Sperrelements (48).

4. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Ende der Blattfeder (52) in einer Ausnehmung in der Wand der Drucksteuerkammer (22) gehalten ist, und das andere Ende der Blattfeder (52) in einer Ausnehmung in dem Sperrelement (48) gehalten ist.

5. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Entlüftungsleitung (46) mit dem Pumpelement (18) verbunden ist.

6. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 5, weiter enthaltend ein Paar elektrischer Kontakte (56) derart angeordnet, daß, wenn der Entlüftungsmechanismus geschlossen vorgespannt ist, die Position des verschiebbaren Elements (42) derart ist, daß die Kontakte (56) miteinander Kontakt machen.

7. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Entlüftungseinrichtung (60) mit dem verschiebbaren Element (42) ausgeformt ist und durch eine Dichtung (42) gegen die Atmosphäre hindurch verschiebbar ist.

8. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zuführeinrichtung eine elektrolytische Zelle (24) enthält, die Elektroden (28) und Elektrolyt enthält und ein Gas in einer Menge erzeugt, die im wesentlichen proportional zu dem elektrischen Strom ist, der durch den Elektrolyten fließt.

9. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 8, weiter umfassend ein Paar elektrischer Kontakte (56), so angeordnet, daß wenn der Entlüftungsmechanismus gesperrt vorgespannt ist, die Position des verschiebbaren Elements (42) derart ist, daß die Kontakte (56) miteinander Kontakt machen, um einen elektrischen Stromkreis zu schließen, welcher die Gaserzeugung steuert.

10. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Pumpelement ein Diaphragma (18) ist.

11. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 10, wobei die elektrolytische Zelle (24) in Verbindung mit der Drucksteuerkammer (22) steht.

12. Abgabeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 8 bis 11, wobei der Entlüftungsmechanismus (326) außerdem ein Dichtungselement (332) umfaßt, das an dem Gehäuse (310) verankert ist, wobei das Dichtungselement (332) einen Teil aufweist, der relativ zum Gehäuse (310) beweglich ist, um die Einlaß-Entlüftungsöffnung (328) zu öffnen oder zu schließen, und daß das verschiebbare Element (324) sowohl mit dem Pumpelement (316) als auch mit dem genannten Teil des Dichtungselements (332) verbunden ist.

13. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (10) einen oberen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen unteren Abschnitt enthält, und die Drucksteuerkammer (22) und die Pumpkammer (20) durch den oberen und den mittleren Abschnitt definiert sind.

14. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen oberen Abschnitt (10a), einen mittleren Abschnitt (10b) und einen unteren Abschnitt (10c) enthält, das Reservoir (12) von dem mittleren (10b) und dem unteren (10c) Abschnitt definiert ist, der mittlere Abschnitt (1 Ob) einen Injektionsstopfen (66) und der untere Abschnitt (10c) eine Reservoir-Entlüftungsöffnung (68) aufweist.

15. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventileinrichtung umfaßt:

a) ein stromaufwärts gelegenes Einwegventil (32) in dem Durchgang (16), das zwischen dem Reservoir (12) und der Pumpkammer (20) angeordnet und so orientiert ist, daß während des Saughubs das Pumpelement (18) Flüssigkeit aus dem Reservoir in die Pumpkammer (20) saugt; und

b) ein stromabwärts gelegenes Einwegventil (30) in dem Durchgang (16), angeordnet zwischen der Pumpkammer (20) und dem Auslaß (14) und so ausgerichtet, daß während des Pumphubs das Pumpelement (18) Flüssigkeit aus der Pumpkammer (20) durch den Auslaß (14) pumpt.

16. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 15, wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Ventile (32, 30) jeweils eine Vorrichtung (34) zum Fixieren der Position der Ventile (30, 32) relativ zu dem Durchgang (16) enthalten und außerdem ein flexibles Element (36) enthalten, das eine konvexe Seite in Richtung des Flusses und eine konkave Seite in der entgegengesetzten Richtung aufweist, wobei das flexible Element (36) einen Schlitz (38) derart hat, daß bei Ausüben von Druck auf die konkave Seite der Schlitz (38) zum Öffnen gebracht wird, um den Fluß von Flüssigkeit zu erlauben, während bei Ausüben von Druck auf die konvexe Seite der Schlitz zum Schließen veranlaßt wird und den Durchfluß von Flüssigkeit verhütet.