DE19536902A1 - Vorrichtung zur Hochdruckerzeugung in einem Fluid in Miniaturausführung - Google Patents

Vorrichtung zur Hochdruckerzeugung in einem Fluid in Miniaturausführung

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DE19536902A1
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Pasquale Cirillo
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hochdruck­ erzeugung in einem Fluid. Sie besteht aus einem Kolben, der in einem Zylinder verschiebbar ist, und aus einem Ventil, beides in Miniaturausführung.
Die Erfindung bezweckt, eine derartige Vorrichtung ein­ facher zu gestalten und wirtschaftlicher herzustellen.
In der Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) beispielsweise werden - im allgemeinen relativ kleine - Flüssigkeitsmengen unter hohem Druck durch die Trennsäule gefördert. Weiter wer­ den in der medizinischen Aerosol-Therapie Aerosole durch Zer­ stäuben oder Vernebeln flüssiger Medikamente zur Behandlung von Erkrankungen der Atemwege beim Menschen oder zur Behand­ lung von asthmatischen Zuständen eingesetzt. Auch hier ist ein hoher Druck in einer - im allgemeinen relativ kleinen - Fluid­ menge erforderlich, um die für das Aerosol notwendige kleine Tröpfchengröße zu erzeugen. Die bekannten hierfür bisher be­ nutzten Geräte sind relativ kompliziert gebaut oder wenig funktionsgerecht oder erfordern einen relativ großen Herstel­ lungsaufwand.
Damit stellt sich die Aufgabe, eine gattungsgemäße Vorrich­ tung anzugeben, die einfacher herzustellen und an ihre Funk­ tion möglichst gut anzupassen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich­ tung zur Hochdruckerzeugung in einem Fluid in Miniaturaus­ führung, bestehend aus einem Kolben, der in einem Zylinder verschiebbar ist, einem Hochdruckraum, der vor dem Kolben in­ nerhalb des Zylinders liegt, und einem Ventil, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben,
  • - einen Ventilkörper, der durch den Hohlkolben geführt und gegen den Hohlkolben axial verschiebbar angeordnet ist,
  • - einen Anschlag am Hohlkolben, der den Ventilkörper mit dem Hohlkolben zusammenhält, und
  • - eine definierte Dichtfläche auf der Einlaßseite des Ven­ tilkörpers.
Im folgenden werden die Begriffe Einlaß- und Auslaßseite oder Einlaß- und Auslaßende in Bezug auf die Haupt-Strömungs­ richtung des Fluids innerhalb der Vorrichtung benutzt.
Der Ventilkörper ist gegen den Hohlkolben etwas verschieb­ bar, er bewegt sich jedoch im wesentlichen mit dem Hohlkolben.
Der Ventilkörper hat bevorzugt eine einachsig rotations­ symmetrische Form, wie z. B. ein Kreiszylinder oder ein Kegel­ stumpf. Sein Querschnitt ist etwas kleiner als der Querschnitt des Raumes, in dem der Ventilkörper verschiebbar angeordnet ist. Dieses wird erreicht durch einen Kanal oder mehrere Kanäle, die bevorzugt in der Mantelfläche des zylindrischen Ventilkörpers verlaufen, oder durch einen etwas kleineren Durchmesser des Ventilkörpers im Vergleich zum Durchmesser des Raumes, in dem der Ventilkörper verschiebbar angeordnet ist.
Der Ventilkörper wird in dem Raum, in dem er verschiebbar angeordnet ist, geführt; der zylindrische Ventilkörper kann sich gegebenenfalls um seine Achse drehen, jedoch bleibt seine Achse stets parallel zur Achse des Hohlkolbens. Dadurch ent­ steht eine definierte Dichtfläche auf der Einlaßseite des Ven­ tilkörpers.
Der Weg, auf dem sich der Ventilkörper relativ zum Hohl­ kolben verschieben kann, ist durch einen Anschlag begrenzt, der den verschiebbaren Ventilkörper mit dem Hohlkolben zusammen­ hält.
Im Bereich der Auslaßseite des Ventilkörpers ist mindestens eine Aussparung vorhanden, damit das Fluid bei offenem Ventil zwischen Anschlag und Ventilkörper hindurchströmen kann. Diese mindestens eine Aussparung befindet sich entweder im Ventil­ körper auf dessen Auslaßseite oder im Anschlag des Hohlkol­ bens.
In der Position, in der der Ventilkörper am Anschlag des Hohlkolbens anliegt, ist das Ventil offen. In der Position, in der der Ventilkörper an der definierten Dichtfläche anliegt, ist das Ventil geschlossen.
Der innerhalb des Hohlkolbens angeordnete Ventilkörper hat fast keine Reibung gegen die Innenwand des Hohlkolbens. Der unmittelbar vor dem Ende des Hohlkolbens angeordnete Ventil­ körper kann gegebenenfalls an der Wand des Zylinders reiben. In diesem Fall wird das Ventil wegen der Reibung zwischen Ven­ tilkörper und Zylinderwand beim Bewegen des Hohlkolbens aktiv geschlossen und geöffnet.
Der Zylinder besteht bevorzugt aus Kunststoff und der Hohl­ kolben aus Metall oder Kunststoff. Das Material für den Ven­ tilkörper wird bezüglich seiner Härte komplementär zur Härte des Materials für den Hohlkolben gewählt und kann Metall, Keramik, Glas, Edelstein, Kunststoff oder Elastomer sein. Der Ventilkörper wird bevorzugt einstückig gefertigt.
Beim Ansaugen des Fluids steht der Hochdruckraum über die Kanäle im Ventilkörper mit dem Fluidvorrat in Verbindung. Das Fluid strömt beim Ansaughub des Hohlkolbens durch den Hohl­ kolben und am Ventilkörper vorbei in den Hochdruckraum des Zy­ linders. Beim Ausstoßhub des Hohlkolbens ist das Ventil an der definierten Dichtfläche des Ventilkörpers hochdruckdicht ver­ schlossen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung steht auf ihrer Einlaß­ seite mit dem Fluid-Vorrat in Verbindung. Der Hochdruckraum ist an eine weitere Vorrichtung angeschlossen, in die oder durch die das Fluid unter Hochdruck gefördert wird. Der Hohl­ kolben oder der Zylinder ist an einen Antrieb angeschlossen, der die Relativbewegung zwischen Hohlkolben und Zylinder be­ wirkt und die für die Erzeugung des Hochdrucks erforderliche Kraft aufbringt.
In der ersten Ausführung kann der zylindrische Ventilkörper unmittelbar vor dem Ende des Hohlkolbens geführt und axial verschiebbar angeordnet sein, wobei der Durchmesser des Ventil­ körpers annähernd gleich dem Innendurchmesser des Zylinders ist. Der Hohlkolben hat auf der Außenseite in der Nähe seines Auslaßendes eine umlaufende, bevorzugt ausgedrehte oder umge­ formte Nut als Anschlag, in die mehrere am Ventilkörper ange­ brachte Schnapphaken eingreifen. An Stelle der Nut kann der Hohlkolben am Auslaßende eine umgeformte Verjüngung mit einer trichterförmig nach außen umgeformten umlaufenden Kante haben. Der Außendurchmesser des Hohlkolbens an seinem Auslaßende ist größer als der Grunddurchmesser der Nut und kleiner als der Durchmesser des Zylinders. An Stelle der umlaufenden Nut kann das Auslaßende des Hohlkolbens auf der Außenseite an mehreren, bevorzugt zwei diametral gegenüberliegenden Stellen mit abge­ flachten Flächen, die einen Absatz als Anschlag bilden, ver­ sehen sein. Das flache Ende des Hohlkolbens ist die definierte Dichtfläche. Der äußere Rand am Ende des Hohlkolbens kann ab­ geschrägt sein.
In der zweiten Ausführung kann der zylindrische Ventil­ körper unmittelbar vor dem Ende des Hohlkolbens geführt und verschiebbar angeordnet sein, wobei der Durchmesser des Ventil­ körpers annähernd gleich dem Innendurchmesser des Zylinders ist. Das Ende des Hohlkolbens ist nach innen umgeformt und wirkt als Anschlag. Am Ventilkörper ist ein koaxialer hinter­ schnittener pilzförmiger Zapfen angebracht, dessen Schnapp­ haken hinter den umgeformten Rand des Hohlkolbens greifen. Die definierte Dichtfläche liegt auf der Außenseite des Kolbens an der umgeformten Kante.
In der dritten Ausführung kann der bevorzugt zylindrische Ventilkörper vollständig innerhalb des Hohlkolbens ver­ schiebbar angeordnet sein. Das Auslaßende des Hohlkolbens hat einen Innendurchmesser, der größer ist als der Innen­ durchmesser des übrigen Teils des Hohlkolbens. Die Länge die­ ses aufgeweiteten Abschnitts des Hohlkolbens ist etwas größer als die Länge des Ventilkörpers. Der Durchmesser des Ventil­ körpers ist annähernd gleich dem Innendurchmesser am aufge­ weiteten Ende des Hohlkolbens. Das Auslaßende des Hohlkolbens ist entweder auf seinem gesamten Umfang oder auf einem Teil des Umfanges nach innen umgeformt und wirkt als Anschlag, der den Ventilkörper innerhalb des Hohlkolbens hält. Der die defi­ nierte Dichtfläche bildende Boden des aufgeweiteten Abschnitts kann flach oder kegelförmig sein. Die Aussparung im Ventil­ körper kann z. B. die Form eines abgesetzten Kanals haben. Die Aussparung im Anschlag kann z. B. als Einschnitt ausgeführt sein.
Bei einer Variante dieser Ausführungsform kann der Ventil­ körper vollständig innerhalb des Hohlkolbens an dessen Einlaß­ ende angeordnet sein. Dann befindet sich der Anschlag an der Auslaßseite des aufgeweiteten Abschnittes und die definierte Dichtfläche am umgeformten Rand am Einlaßende des Hohlkolbens.
In der vierten Ausführung besteht der Hohlkolben aus einem dünnwandigen Rohr, das an seinem in den Zylinder eintauchenden Ende umgeformt ist und am Ende des für den Ventilkörper vorge­ sehenen Raumes mit einer umlaufenden Einschnürung versehen ist. Der zylindrische Ventilkörper ist in dem Raum zwischen dem umgeformten Rand und der umlaufenden Einschnürung geführt und verschiebbar angeordnet. In das einlaßseitige Ende des Hohlkolbens kann ein anderes dickwandiges Rohr eingeschoben sein, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Hohlkolbens ist, das mit dem Hohlkolben fest verbunden ist und das bevorzugt etwa bis zur umlaufenden Einschnürung des Hohl­ kolbens reicht. Das dickwandige Rohr wirkt als Ver­ drängungskörper und erleichtert das annähernd drucklose An­ saugen des Fluids in den Hochdruckraum. Das dickwandige Rohr besteht bevorzugt aus Kunststoff.
Bei einer Variante dieser Ausführungsform kann der Ventil­ körper vollständig innerhalb des Hohlkolbens an dessen Einlaß­ ende angeordnet sein. Dann befindet sich der Anschlag an der umlaufenden Einschnürung und die definierte Dichtfläche am um­ geformten Rand am Einlaßende des Hohlkolbens.
In der fünften Ausführung besteht der Hohlkolben aus einem dünnwandigen Rohr, das ein dickwandiges Rohr enthält, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Hohlkolbens ist, und das mit dem Hohlkolben fest verbunden ist. Das dick­ wandige Rohr wirkt als Verdrängungskörper und erleichtert das annähernd drucklose Ansaugen des Fluids.
Das Einlaßende des Hohlkolbens ist aufgeweitet. Am aufge­ weiteten Ende ist der Hohlkolben mit einem Abschlußkörper fest verbunden, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außen­ durchmesser des aufgeweiteten Einlaßendes des Hohlkolbens. Der Abschlußkörper enthält eine Senkung, die auf ihrer dem aufge­ weiteten Ende des Hohlkolbens zugewandten Seite offen ist. Im Boden der Senkung befindet sich eine Öffnung als Einlaß für das Fluid. Der Boden der Senkung kann kegelförmig oder flach sein; er bildet die definierte Dichtfläche.
Der Ventilkörper ist in der Senkung des Abschlußkörpers an­ geordnet; er ist in der Senkung axial verschiebbar und ge­ führt. Der Außendurchmesser des Ventilkörpers ist kleiner als der Innendurchmesser der Senkung, jedoch bevorzugt größer als der Innendurchmesser des Hohlkolbens in seinem in den Zylinder eintauchenden Abschnitt. Der Ventilkörper kann an seiner Aus­ laßseite mindestens eine Aussparung enthalten, durch die beim Ansaughub des Hohlkolbens das Fluid in den Hochdruckraum strömt.
Der Anschlag für den Ventilkörper ist bevorzugt das Ende des Verdrängungskörpers, das in den aufgeweiteten Abschnitt des Hohlkolbens hineinragt, oder - falls das Ende des Ver­ drängungskörpers in dem nicht aufgeweiteten Abschnitt des Hohlkolbens liegt - der Übergang des nicht aufgeweiteten Ab­ schnittes des Hohlkolbens in dessen aufgeweitetes Einlaßende.
Der Hohlkolben mit dem aufgeweiteten Einlaßende besteht be­ vorzugt aus Metall. Der Verdrängungskörper und der Abschluß­ körper bestehen bevorzugt aus Kunststoff. Der Ventilkörper kann aus Kunststoff oder Metall bestehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat folgende Vorteile:
  • - Sie enthält ein Ventil, das ohne (von einer Feder erzeugte) Hilfskraft arbeitet und sich wegen des Strömungswiderstandes des Fluids am Ventilkörper oder wegen der Reibung an der Zylinderwand schließt.
  • - Das Ventil ist dicht gegen einen Druck, der im allgemeinen oberhalb 3 MPa (30 bar) liegt.
  • - Der Ventilkörper ist einstückig; er ist einfach zu fertigen und zu montieren.
  • - Das Ventil schließt sehr schnell wegen des kurzen Weges des Ventilkörpers bis zum Erreichen der definierten Dichtfläche.
  • - Das Ventil hat eine hohe Dichtwirkung,
  • - Durch die Führung des einachsig rotationssymmetrischen Ventilkörpers entsteht eine definierte Dichtfläche, die über sehr viele Bewegungszyklen des Hohlkolbens hochdruckdicht ist.
  • - Das Totvolumen des Hochdruckraumes kann äußerst gering gehalten werden.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren weiter erläutert.
Fig. 1a zeigt einen Längsschnitt in Schrägansicht durch die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In dem Zylinder (1) befindet sich der Hohlkolben (2) mit der koaxialen Bohrung (7) sowie der Ventilkörper (3) in teil­ offener Position des Ventils. Zwischen dem Boden des Ventil­ körpers (3) und dem Ende des Zylinders befindet sich der Hoch­ druckraum (4). Der Hochdruckraum ist durch ein weiteres nicht dargestelltes Bauteil abgeschlossen. An dem Hohlkolben ist außerhalb des Zylinders eine nicht dargestellte Vorrichtung angebracht, mittels der der Hohlkolben im Zylinder verschoben werden kann.
Fig. 1b zeigt den Hohlkolben (2) in Schrägansicht. Das dem Ventilkörper zugewandte Ende des Hohlkolbens ist mit einer Nut (5) versehen, die an ihrem dem Ventilkörper zugewandten Ende von einem Absatz (8) begrenzt ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Hohlkolbens (2) und größer als der Grunddurchmesser der Nut. Die Vorderkante am Ende des Hohlkolbens kann abgeschrägt sein.
Fig. 1c zeigt den Ventilkörper (3) in Schrägansicht. Die­ ser enthält auf seinem Mantel z. B. drei Kanäle (9). Am Ventil­ körper (3) sind auf seiner dem Hohlkolben zugewandten Seite z. B. drei Schnapphaken (6) angebracht, deren Breite in Rich­ tung des Umfanges des Ventilkörpers kleiner ist als ein Drit­ tel dieses Umfanges. Die Schnapphaken (6) sind in axialer Richtung kürzer als die Länge des z. B. abgedrehten Endes des Hohlkolbens.
Bei der Montage wird der Ventilkörper (3) auf das Ende des Hohlkolbens (2) aufgesteckt, wobei die Haken (10) in die Nut gleiten. Anschließend wird der Hohlkolben mit dem Ventilkörper in den Zylinder geschoben.
Bei offenem Ventil liegt die Innenkante der Haken (10) auf dem Absatz (8). Bei geschlossenem Ventil sitzt der dem Hohl­ kolben zugewandte Boden des Ventilkörpers (3) auf dem Ende des Hohlkolbens (2) als definierte Dichtfläche dicht auf.
Zum Ansaugen des Fluids wird der Hohlkolben aus dem Zylin­ der teilweise herausgezogen, wobei sich das Ventil automatisch öffnet. Das Fluid strömt durch die Bohrung (7) im Hohlkolben und am Ventilkörper vorbei in den Hochdruckraum (4). Zum Aus­ stoßen des Fluids wird der Hohlkolben (2) in den Zylinder (1) geschoben, wobei sich das Ventil praktisch sofort automatisch schließt und der Hochdruck im Fluid erzeugt wird.
Fig. 2a zeigt die zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Längsschnitt in Schrägansicht. In dem Zylinder (1) befindet sich der Hohlkolben (11) und der Ventilkörper (13) in teiloffener Position des Ventils.
Fig. 2b zeigt einen Längsschnitt durch den Hohlkolben (11) mit dem umgeformten Auslaßende (12) des Hohlkolbens. In dem Hohlkolben kann sich der Verdrängungskörper (26) befinden.
Fig. 2c zeigt den Ventilkörper (13) als Längsschnitt in Schrägansicht. Am Ventilkörper ist ein koaxialer hinter­ schnittener Zapfen (14) angebracht, dessen überstehendes Ende hinter den umgeformten Rand (12) des Hohlkolbens greift. Das dem Hohlkolben zugewandte Ende (15) des Zapfens kann abge­ schrägt sein. Der Zapfen kann einen in axialer Richtung verlau­ fenden Einschnitt (16) enthalten, damit sich der Zapfen in das umgeformte Ende des Hohlkolbens einschieben läßt, wobei er hinter den umgeformten Rand greift.
Fig. 3a zeigt die dritte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung als Längsschnitt in Schrägansicht. In dem Zylinder (1) befindet sich der Hohlkolben (17) und der Ventil­ körper (18) in geschlossener Position des Ventils.
Fig. 3b zeigt einen Längsschnitt in Schrägansicht durch den Hohlkolben (17) mit dem umgeformten Ende (19). Am Auslaß­ ende des Hohlkolbens befindet sich der aufgeweitete Abschnitt (20), in dem der Ventilkörper (18) geführt und axial verschieb­ bar angeordnet ist. Die Einlaßseite des aufgeweiteten Ab­ schnitts (20) ist abgeschrägt oder flach.
Fig. 3c zeigt den zylindrischen Ventilkörper (18) im Längsschnitt in Schrägansicht. Beide Böden des Ventilkörpers sind plan und stehen senkrecht zur Achse des Ventilkörpers. Der Ventilkörper (18) enthält z. B. auf seiner Mantelfläche vier abgesetzte Kanäle (21). Die Kante des Ventilkörpers (18), die an dem schrägen Boden des Hohlraumes (20) anliegt, kann abgeschrägt sein.
Der Durchmesser des Ventilkörpers (18) ist kleiner als der Durchmesser des aufgeweiteten Abschnitts (20), damit sich der Ventilkörper (18) im aufgeweiteten Abschnitt (20) annähernd reibungsfrei bewegen kann.
Zur Montage wird der Ventilkörper (18) in den aufgeweiteten Abschnitt (20) geschoben, bevor das Auslaßende (19) des Hohl­ kolbens umgeformt wird.
In Fig. 4a ist die vierte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung als Längsschnitt in Schrägansicht darge­ stellt. In dem Zylinder (1) befinden sich der Hohlkolben (22) und der Ventilkörper (23) in geschlossener Position des Ventils. Der Durchmesser des Ventilkörpers ist kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens.
Fig. 4b zeigt einen Längsschnitt in Schrägansicht durch den Hohlkolben (22) mit dem umgeformten Auslaßende (24) und der umlaufenden Einschnürung (25). In den Hohlkolben (22) kann das dickwandige Rohr (26) als Verdrängungskörper eingeschoben sein.
Fig. 4c zeigt den Ventilkörper (23) in Schrägansicht. An der Auslaßseite des Ventilkörpers ist ein in radialer Richtung verlaufender Einschnitt (27) als Aussparung angebracht.
In Fig. 4d ist eine Variante der vierten Ausführungsform als Längsschnitt in Schrägansicht dargestellt. In dem Zylinder (1) befindet sich der Hohlkolben (28) - gegebenenfalls mit dem Verdrängungskörper (26) - in geschlossener Position des Ven­ tils. Der Durchmesser des Ventilkörpers (29) ist kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens.
Fig. 4e zeigt einen Längsschnitt in Schrägansicht durch den Hohlkolben (28) mit dem umgeformten Auslaßende (24) und der umlaufenden Einschnürung (25). Am umgeformten Auslaßende (24) ist mindestens ein Einschnitt (30) als Aussparung vorhan­ den. An Stelle des Einschnittes kann eine Ausbuchtung vor­ handen sein.
Fig. 4f zeigt den Ventilkörper (29) in Schrägansicht. In diesem Fall ist der Ventilkörper ein gerader Zylinder ohne Aussparung.
Fig. 5 zeigt die fünfte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung im Längsschnitt in Schrägansicht. In dem Zylinder (1) befindet sich der Hohlkolben (31), der den Ver­ drängungskörper (32) enthält. An dem zylinderförmig aufge­ weiteten Einlaßende (33) des Hohlkolbens ist der Abschluß­ körper (34) mit der Senkung (35) und der Bohrung (36) ange­ bracht. In der Senkung befindet sich der geführte und axial verschiebbare Ventilkörper (37), der auf seiner Auslaßseite mit dem Schlitz (38) als Aussparung versehen sein kann.
Die in den Fig. 2a bis 5 dargestellten Ausführungsformen wirken genau so, wie bei Fig. 1a beschrieben wurde.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen können weiter variiert werden. Die Bauteile können in anderer als in den Figuren dargestellten Weise miteinander verwendet werden.
Beispiel 1 Vorrichtung zur Hochdruckerzeugung in Miniatur­ ausführung für einen medizinischen Zerstäuber
Der Ventilbereich eines medizinischen Zerstäubers ent­ sprechend Fig. 1a besteht aus einem Zylinder aus Polybutylen­ terephthalat mit 1,6 mm Innendurchmesser und 5 mm Außendurch­ messer. Der Hochdruckraum ist mit einer Düsenträgerplatte ver­ schlossen. In dieser Platte befindet sich eine Düse mit 20 µm Durchmesser und 2 mm Länge des Düsenkanals.
In den Zylinder ist ein metallener Hohlkolben mit 1,59 mm Außendurchmesser und einer Bohrung mit 0,35 mm Durchmesser eingeschoben. Der Hohlkolben läßt sich 50 mm in den Zylinder einschieben, sein Hub beträgt 12 mm. Der Hohlkolben hat eine 4 mm breite abgedrehte umlaufende Nut mit einem Nutgrunddurch­ messer von 0,75 mm. Die Nut wird begrenzt von einem 4,0 mm langen Absatz mit einem Durchmesser von 1,15 mm. Die Außen­ kante des abgedrehten Endes des Hohlkolbens ist abgeschrägt.
Der Ventilkörper aus Polybutylenterephthalat besteht aus einer 2 mm dicken Scheibe mit 1,59 mm Durchmesser und drei Schnapphaken. Auf der Mantelfläche der Scheibe sind drei halb­ zylinderförmige Kanäle mit 0,4 mm Durchmesser als Aussparungen angebracht. Die Schnapphaken stehen 6 mm an der Scheibe vor, die Innenkante der Haken ist 4,2 mm von der Scheibe entfernt. Der Ventilkörper kann sich also um 0,2 mm gegenüber dem Hohl­ kolben axial verschieben.
Das Fördervolumen beträgt 23,4 mm³. Der Druck im Fluid be­ trägt etwa 32 MPa (320 bar).
Mit diesem Zerstäuber werden flüssige Medikamente zur medi­ zinischen Aerosol-Therapie zerstäubt oder vernebelt. Der Zer­ stäuber gibt bei jeder Benutzung das Medikament in der erforder­ lichen Dosis ab.
Beispiel 2 Vorrichtung zur Hochdruckerzeugung in Miniatur­ ausführung für einen kosmetischen Zerstäuber
Der Ventilbereich eines kosmetischen Zerstäubers ent­ sprechend Fig. 3a besteht aus einem Zylinder aus Polyetherether­ keton mit 2,5 mm Innendurchmesser und 8 mm Außendurchmesser. Der Hochdruckraum ist mit einer Düsenträgerplatte verschlos­ sen. In dieser Platte befindet sich eine Düse mit 25 µm Durch­ messer und 2 mm Länge des Düsenkanals.
In den Zylinder ist ein Hohlkolben aus verstärktem Kunst­ stoff mit 2,48 mm Außendurchmesser und einer Bohrung mit 0,5 mm Durchmesser eingeschoben. Der Hohlkolben läßt sich 45 mm in den Zylinder einschieben, sein Hub beträgt 24 mm. Der Hohlkolben ist an seinem Auslaßende über eine Länge von 5,0 mm ausgebohrt auf einen Innendurchmesser von 1,85 mm. Der Boden des ausgebohrten Raumes im Hohlkolben ist abgeschrägt. Das Auslaßende des Hohlkolbens ist thermisch umgeformt.
Der Ventilkörper ist ein Zylinder aus Polypropylen mit 3,0 mm Höhe und 1,6 mm Durchmesser. In der Mantelfläche sind vier abgesetzte Kanäle als Aussparungen angebracht. Der Ventil­ körper kann sich innerhalb des Hohlkolbens um etwa 0,5 mm axial verschieben.
Das Fördervolumen beträgt etwa 116 mm³. Der Druck im Fluid beträgt etwa 3 MPa (30 bar).
Mit diesem Zerstäuber wird ein Haarspray zerstäubt.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Hochdruckerzeugung in einem Fluid in Minia­ turausführung, bestehend aus einem Kolben, der in einem Zylinder (1) verschiebbar ist, einem Hochdruckraum (4), der vor dem Kolben innerhalb des Zylinders liegt, und einem Ventil, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben,
  • - einen Ventilkörper, der durch den Hohlkolben geführt und gegen den Hohlkolben axial verschiebbar angeordnet ist,
  • - einen Anschlag im Bereich der Auslaßseite des Ventilkör­ pers, der den Ventilkörper mit dem Hohlkolben zusammen­ hält, und
  • - eine definierte Dichtfläche auf der Einlaßseite des Ven­ tilkörpers.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (2) mit einem Anschlag (8) auf der Außenseite des Hohlkolbens in der Nähe seines Auslaßendes,
  • - einen zylindrischen Ventilkörper (3), der unmittelbar am Auslaßende des Hohlkolbens geführt und axial verschiebbar angeordnet ist,
  • - mehrere am Ventilkörper angebrachte hinterschnittene Schnapphaken (6) und
  • - eine definierte Dichtfläche auf der Einlaßseite des Ven­ tilkörpers am flachen Auslaßende des Hohlkolbens.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch
  • - eine umlaufende, bevorzugt ausgedrehte oder umgeformte Nut (5) oder eine umgeformte Verjüngung mit einer trichter­ förmig nach außen umgeformten umlaufenden Kante als An­ schlag am Auslaßende des Hohlkolbens, wobei der Außendurch­ messer des Hohlkolbens an seinem Ende größer als der Grunddurchmesser der Nut oder der Außendurchmesser der Verjüngung und kleiner als der Durchmesser des Zylinders ist, oder
  • - mehrere - bevorzugt zwei diametral gegenüberliegende - Stellen am Auslaßende des Hohlkolbens mit abgeflachten Flächen und einen Absatz als Anschlag.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • - einen Hohlkolben (11) mit einem nach innen umgeformten Rand am Auslaßende des Hohlkolbens als Anschlag (12),
  • - einen zylindrischen Ventilkörper (13), der unmittelbar vor dem Auslaßende des Hohlkolbens geführt und axial ver­ schiebbar angeordnet ist,
  • - einen koaxialen hinterschnittenen Zapfen (14) am Ventil­ körper und
  • - eine definierte Dichtfläche, die am umgeformten Rand am Auslaßende des Hohlkolbens liegt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Ventilkörper (3) (13), dessen Durch­ messer kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylin­ ders, oder
  • - einen zylindrischen Ventilkörper (3) (13), dessen Durch­ messer gleich dem Innendurchmesser des Zylinders ist, und mindestens einen in axialer Richtung des Ventilkörpers verlaufenden Kanal (9), bevorzugt auf der Mantelfläche des Ventilkörpers.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (17) mit einem aufgeweite­ ten Abschnitt an einem Ende, dessen Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser im übrigen Teil des Hohl­ kolbens ist,
  • - einen nach innen umgeformten Rand des Hohlkolbens,
  • - einen Ventilkörper, der innerhalb des Hohlkolbens im auf­ geweiteten Abschnitt geführt und axial verschiebbar an­ geordnet ist, wobei der größte Durchmesser des Ventilkör­ pers kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens in seinem aufgeweiteten Abschnitt und größer als der Innen­ durchmesser im übrigen Teil des Hohlkolbens ist,
  • - mindestens eine Aussparung im Bereich der Auslaßseite des Ventilkörpers,
  • - eine definierte Dichtfläche, die innerhalb des Hohlkol­ bens auf der Einlaßseite des Ventilkörpers liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (17) mit einem aufgeweite­ ten Abschnitt (20) am Auslaßende des Hohlkolbens,
  • - einen nach innen umgeformten Rand am Auslaßende des Hohl­ kolbens als Anschlag (19),
  • - mindestens eine Aussparung (21) im Ventilkörper an dessen Auslaßseite oder
  • - mindestens eine Aussparung im Anschlag des Hohlkolbens.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (17) mit einem aufgeweite­ ten Abschnitt am Einlaßende des Hohlkolbens,
  • - einen nach innen umgeformten Rand am Einlaßende des Hohl­ kolbens als definierte Dichtfläche,
  • - einen Anschlag am Auslaßende des aufgeweiteten Abschnit­ tes des Hohlkolbens,
  • - mindestens eine Aussparung im Ventilkörper an dessen Auslaßseite oder
  • - mindestens eine Aussparung im Anschlag des Hohlkolbens.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (22) mit einem nach innen umgeformten Rand an einem Ende des Hohlkolbens,
  • - eine umlaufende Einschnürung in der Nähe des umgeformten Randes des Hohlkolbens,
  • - einen Ventilkörper, der innerhalb des Hohlkolbens zwi­ schen dem umgeformten Rand und der umlaufenden Einschnü­ rung geführt und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der größte Durchmesser des Ventilkörpers kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens ist,
  • - eine Aussparung im Bereich der Auslaßseite des Ventilkör­ pers,
  • - eine definierte Dichtfläche, die innerhalb des Hohlkol­ bens auf der Einlaßseite des Ventilkörpers liegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (22), (28) mit einem nach innen umgeformten Rand am Auslaßende des Hohlkolbens als Anschlag (24),
  • - eine umlaufende Einschnürung (25) in der Nähe des umge­ formten Randes am Auslaßende des Hohlkolbens,
  • - mindestens eine Aussparung (27) im Ventilkörper (23) auf dessen Auslaßseite oder
  • - mindestens eine Aussparung (30) im Anschlag (24) des Hohlkolbens.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (22) mit einem nach innen umgeformten Rand am Einlaßende des Hohlkolbens als defi­ nierte Dichtfläche,
  • - eine umlaufende Einschnürung in der Nähe des umgeformten Randes am Einlaßende des Hohlkolbens als Anschlag,
  • - mindestens eine Aussparung im Ventilkörper auf dessen Auslaßseite oder
  • - mindestens eine Aussparung im Anschlag des Hohlkolbens.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben,
  • - eine erste umlaufende Einschnürung in einem Abstand von dem Auslaßende des Hohlkolbens als Anschlag,
  • - eine zweite umlaufende Einschnürung zwischen der ersten Einschnürung und dem Einlaßende des Hohlkolbens als defi­ nierte Dichtfläche,
  • - einen Ventilkörper, der zwischen den beiden Einschnü­ rungen geführt und axial verschiebbar angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 6, und 12, gekennzeich­ net durch
  • - einen - bevorzugt zylindrischen - Ventilkörper, mit min­ destens einer Aussparung im Ventilkörper an dessen Auslaß­ seite, oder
  • - einen - bevorzugt zylindrischen - Ventilkörper und min­ destens eine Aussparung im Anschlag des Hohlkolbens.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 9 und 12, gekennzeichnet durch
  • - einen Verdrängungskörper (26) mit einem in axialer Rich­ tung verlaufenden Kanal, der im Einlaßende des Hohlkol­ bens angeordnet und mit dem Hohlkolben fest verbunden ist und der bevorzugt bis zur umlaufenden Einschnürung reicht, die dem Einlaßende des Hohlkolbens am nächsten liegt.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 9 und 12, gekennzeichnet durch
  • - einen Verdrängungskörper mit einem in axialer Richtung verlaufenden Kanal, der im Auslaßende des Hohlkolbens an­ geordnet und mit dem Hohlkolben fest verbunden ist und der bevorzugt bis zur umlaufenden Einschnürung reicht, die dem Auslaßende des Hohlkolbens am nächsten liegt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • - einen zylindrischen Hohlkolben (31) mit einer Aufweitung (33) am Eintrittsende und gegebenenfalls einem Rohr (32) als Verdrängungskörper im nicht aufgeweiteten Abschnitt des Hohlkolbens,
  • - einen Abschlußkörper (34), der mit dem aufgeweiteten Ende des Hohlkolbens verbunden ist, und der eine flache oder konische Senkung (35) mit einer Bohrung (36) enthält,
  • - einen Ventilkörper (37), der in der Senkung geführt und axial verschiebbar angeordnet ist, und der gegebenenfalls auf der Auslaßseite mit einem Schlitz (38) als Aussparung oder einer Kerbe versehen ist,
  • - einen Anschlag im Bereich der Auslaßseite des Ventil­ körpers und
  • - eine definierte Dichtfläche auf der Einlaßseite des Ven­ tilkörpers.
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