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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vernebeln von strömbarem Füllgut – insbesondere
in oder auf dem Körper
eines Lebewesens – mit
einen Einlass und einen Auslass für das Füllgut aufweisendem Innenelement
aus elastischem Werkstoff in einem ihn umgebenden Dosenkörper.
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Eine
Sprühdose
mit einem sich in ihr axial erstreckenden Füllgutbehälter als Innenelement zeigt beispielhaft
die US-A-5,372,311;
dieser Füllgutbehälter besteht
entweder aus elastischem Kunststoff wie Polyurethan oder aus unelastischem
Kunststoff und ist an seinem oberen Ende mittels eines ihn umfangenden
Gummikragens an einen Rohrstumpf angefügt. Dieser umgibt einen axialen
Kernstab und ist mit einer Durchgangsöffnung einem ihn geneigt querenden
Ventilkörper
rohrartiger Formgebung zugeordnet.
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Derzeit
gibt es zwei vorherrschende Typen von Verneblern oder Zerstäubern, beispielsweise
solche, die mit einem Pumpsystem ausgestattet sind und vom Benutzer
von Hand angetrieben werden, was aus Gründen der Bequemlichkeit häufig nicht sonderlich
erwünscht
ist. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind auch Sprays mit Treibgas
sehr verbreitet, wobei es ganz unterschiedliche Systeme gibt. Treibgase aber
sind aus Gründen
des Umweltschutzes heutzutage nicht mehr erwünscht, zum Teil auch bereits
verboten.
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In
Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt,
einen Vernebler für Flüssigkeiten
der eingangs genannten Art zu schaffen, der weder Pumpkraft erfordert
noch ein Treibgas benötigt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe führt
die Lehre des unabhängigen
Anspruches; die Unteransprüche geben
günstige
Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle
Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung
und/oder den Ansprüchen
offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch
innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart
und beliebig einsetzbar sein.
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Erfindungsgemäß ist das
Innenelement reversibel dehnbar ausgebildet, zieht sich bei Betätigung der
Sprüheinrichtung
zusammen und versprüht dabei
dem Betätigungszeitraum
der angeschlossenen Sprüheinrichtung
entsprechende Teilmengen des Füllgutes
bzw. der eingebrachten Flüssigkeit.
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Dazu
hat es sich als günstig
erwiesen, das als Füllgutbehälter dienende
Innenelement aus Silikon – also
aus synthetisch polymeren Verbindungen – herzustellen, in denen Siliziumatome über Sauerstoffatome
verknüpft
und die restlichen Valenzen des Siliziums durch Kohlenwasserstoffreste
abgesättigt sind.
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Der
Werkstoff des Innenelements bzw. des Füllbehälters soll in seinen Eigenschaften
so eingestellt sein, dass es/er sich so weit wieder zusammenziehen
kann, bis die in ihm verbleibende Restflüssigkeitsmenge nicht wesentlich
größer ist
als die Menge, die in herkömmlichen
Spraydosen mit Treibgas verbleibt.
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Als
günstig
hat es sich auch erwiesen, das Innenelement innenseitig zu beschichten
und/oder dem Füllgutbehälter einen
Volumenverdränger
zuzuordnen.
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Nach
einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Füllgutbehälter schlauchartig und einends
verschlossen ausgebildet, wobei sein offener Randbereich einem Hülsenring
oder einem Spannring zugeordnet und auf diesem klemmend gehalten
ist.
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Erfindungsgemäß weist
der Spannring mehrere – bevorzugt
vier – koaxial
ineinander liegende Halteringe unterschiedlicher axialer Länge auf
mit innerhalb des Spannringes radial vorspringenden Endkanten. Der äußere Haltering
soll an seiner freien Mündung
und mit einer radial zur Mittelachse des Spannringes vorspringenden
Ringrippe versehen sein.
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Dem
Hülsenring – oder dem
Spannring – soll ein
plattenartiges Druckelement gegenüberliegen, und beide Elemente
sollen in Betriebsstellung aneinander gepresst gelagert sein. Insbesondere
soll das plattenartige Druckelement mit dem Hülsenring unter Zwischenschaltung
des Randbereiches des Füllgutbehälters kraftschlüssig verbunden
werden können, beispielsweise
durch Schrauben, die in die Endkante des axialen Hülsenringes
eingreifen.
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Vorteilhafterweise
wird das plattenartige Druckelement von einer – aus begrenzt elastischem Werkstoff
bestehenden – Düse axial
durchsetzt, die andernends an einem den Füllgutbehälter umgebenden Dosenkörper austauschbar
festliegt. Diese Düse soll
einen Düsenkörper aufweisen,
von dem beidends Düsenrohre
axial abragen, in denen jeweils ein beidends offener Axialkanal
der Düse
verläuft.
Im Düsenkörper verläuft nach
einem anderen Merkmal der Erfindung ein Axialkanal, der die Axialkanäle der beiden
Düsenrohre
verbindet.
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Bei
einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung
enthält
der Düsenkörper der
Düse einen querschnittlich
weiten – bevorzugt
zylindrischen – Innenraum,
in den beidends die Axialkanäle
der Düsenrohre
münden.
Hierbei soll an das dosenseitige Düsenrohr endwärts ein
Erweiterungskörper
angeformt sein, der eine obere radiale ringartig abkragende Anschlagfläche anbietet,
von welcher die Seitenfläche
des Erweiterungskörpers
längsschnittlich
konisch zur Kanalmündung
hin geneigt ist. Erfindungsgemäß durchgreift
das dosenseitige Düsenrohr
der Düse
mit seinem Erweiterungskörper
das Druckelement und jener liegt dem Druckelement haltend an.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt auch, dass an das plattenartige Druckelement
beidseits jeweils eine rohrartige Anformung angefügt ist;
die Innenräume der
Anformungen sind mittels eines Durchganges verbunden. Auch soll
der Düsenkörper von
einer axialen Hülse
des tellerartigen Druckelementes umgeben sein. Als günstig hat
es sich erwiesen, die dosenseitige Anformung als Steckhülse mit
außenseitigen Ringrippen
zu versehen und den Durchgang mit einem angeformten Trichterring
zu umgeben, dessen Unterkante eine Anschlagfläche für jenen Erweiterungskörper der
Düse bildet;
dieser Unterkante des Trichterringes wird eine Anschlagfläche des
Erweiterungskörpers
der Düse
zugeordnet, wenn letztere in die Steckhülse eingeschoben wird.
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Der
Düsenkörper liegt
erfindungsgemäß in einer
axialen Hülse
des plattenartigen Druckelements fest und verbindet dieses mit einem
die Dosenöffnung
verschließenden
Deckel des Dosenkörpers.
Aus diesem Deckel soll ein Zentralnapf zur klemmenden Aufnahme eines
Abschnitts des Düsenkörpers herausgeformt
sein. Zudem ragen nach einem anderen Merkmal der Erfindung von diesem
Abschnitt des zylindrischen Düsenkörpers achsparallele Außenrippen
als radiale Druckorgane ab.
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An
den Zentralnapf des Deckels ist erfindungsgemäß ein Deckel- oder Bodenteller
angeformt, und der Deckel ist mit einem Rinnenrand versehen. Der
Deckelteller soll – vom
Zentralnapf ausgehend – trichterförmig geneigt
sein und an die außen
liegende Kontur des Deckeltellers soll eine den Zentralnapf in radialem
Abstand umgebende Wandung anschließen.
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Als
günstig
hat es sich erwiesen, den Rinnenrand einem die Dosenöffnung umgebenden
Ringwulst klemmend zuzuordnen; der Deckel soll den Füllgutbehälter im
Innenraum des Dosenkörpers
halten sowie letzteren verschließen.
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Anstelle
eines Handpumpsystems oder einer Treibgasfüllung weist der erfindungsgemäße Vernebler
also ein Innenelement auf, das aus einem dehnbaren Werkstoff besteht
und das mit dem Sprühsystem
dicht verbunden ist. Dieses Innenelement wird mit der zu versprühenden Flüssigkeit
gefüllt.
Dabei dehnt sich das Innenelement so weit auf, dass es die Spraydose
völlig
ausfüllt.
Wenn die Sprüheinrichtung betätigt wird,
kann sich das Innenelement wieder – dem Betätigungszeitraum proportional – zusammenziehen
und dabei Teilmengen der Sprühflüssigkeit aus
der Dose heraus zerstäuben.
Wichtig dabei ist, dass der Werkstoff des Innenelementes von seiner Zusammensetzung
her so eingestellt ist, dass er sich – wie gesagt – insgesamt
so weit zusammenziehen kann, dass in ihm keine wesentlich größere Restmenge
verbleibt als in einer Spraydose mit Treibgas.
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Zum
Herstellen eines solchen erfindungsgemäßen Verneblers werden keine
speziell entwickelten Gehäuse
und Sprühsysteme
benötigt,
sondern es können
die für
die bisherigen Spraydosen verwendeten herangezogen werden – beispielsweise
auch Aerosoledosen, Ventile, Sprühköpfe und
Dosenkappen – ,
was wirtschaftlich von großem
Vorteil ist. Zudem eignet sich ein erfindungsgemäßer Vernebler für sämtliche
Flüssigkeiten,
die versprüht
zu werden vermögen,
oder auch als Spender für
gel- und cremeartige oder pastöse
Füllmittel
u.a. in den Bereichen der Chemie, Pharmazie, Kosmetik, des Haushalts
und von Lebensmitteln.
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Das
Innenelement bzw. der Füllgutbehälter in
Form einer ballonartigen Umhüllung
als Kraft-Einheit wirkt mit Druckkraft auf den Inhalt durch die
natürliche
Elastizität
des verwendeten Silikon-Werkstoffes; die Kraft-Einheit besteht aus
hochwertigen Elastomeren.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnung; diese zeigt in
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1:
einen Längsschnitt
durch eine zylindrische Dose in Frontansicht mit in der Dose angeordnetem,
an einem Dosendeckel mit Düseneinrichtung festliegendem
Füllgutbehälter;
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2:
einen vergrößerten Ausschnitt
aus 1;
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3:
die geschnittene Seitenansicht der Dose mit geschlossenem Füllgutbehälter;
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4:
die vergrößerte Seitenansicht
eines Teiles einer Düseneinrichtung;
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5:
den Längsschnitt
durch die Düseneinrichtung
mit einem weiteren, in den Teil der 4 eingesetzten
Element;
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6:
einen Abschnitt der 5 in anderer Ausgestaltung;
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7:
den Längsschnitt
durch ein anderes Organ der Düseneinrichtung.
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Ein
aus einer Leichtmetalllegierung hergestellter Dosenkörper 10 der
Länge a
von etwa 160 mm mit an einen Dosenboden 12 anschließender zylindrischer
Dosenwand 14 des äußeren Durchmessers
d von etwa 40 mm sowie der Länge
a1 von etwa 140 mm weist oberhalb dieser
Dosenwand 14 einen an diese angeformten teilkalottenartigen
Kopfabschnitt 16 mit von einem Ringwulst 18 umgebener Dosenöffnung 20 auf.
Deren Innendurchmesser e beträgt
hier 26 mm.
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Die
Dosenöffnung 20 wird
von einem Deckel 22 übergriffen,
an dessen – in
Schließrichtung
die Dosenöffnung 20 durchsetzende – zylindrische
Wandung 24 der Höhe
h von 8 mm ein auf jenen Ringwulst 18 aufdrückbarer
ringförmiger
Rinnenrand 26 angeformt ist. Nach unten hin geht die Wandung 24 in
einen querschnittlich von ihr zur Längsachse A des Dosenkörpers 10 aufwärts geneigten
trichterähnlichen
Deckelteller 28 über,
der seinerseits andernends an den – in Einbaustellung zum Dosenboden 12 hin
weisenden – Rand
eines zylindrischen Zentralnapfes 30 eines äußeren Durchmessers
e1 und eines inneren Durchmessers i angeformt
ist. Der in 1, 2 aufwärts gerichtete
Napfboden 32 ist mit einem zentralen Durchbruch 34 versehen,
den nach oben hin ein kurzer axialer Kragen 36 umgibt.
Der beschriebene Deckel 22 mit Wandung 24, Bodenabschnitt 28 und
Zentralnapf 30 ist einstückig – ebenfalls aus Leichtmetall – ausgebildet.
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Der
Zentralnapf 30 des Deckels 22 dient der Aufnahme
des zylindrischen Körpers 38 einer
aus Kunststoff geformten Düse 40,
die mit einem axial angeformten Düsenrohr 42 jenen Deckeldurchbruch 34 durchgreift.
Im Düsenrohr 42 ist
im Schnitt der 1, 2 ein Axialkanal 44 angedeutet,
der durch die gesamte Düse 40 verläuft. Die
Außenfläche des
Düsenkörpers 38 ist
an deren oberen Rand mit achsparallelen Außenrippen 39 ausgestattet,
die eine Zylinderkontur bestimmen sowie einen guten Sitz im Zentralnapf 30 des
Deckels 22 gewährleisten.
Die Außenrippen 39 geben
den Innendurchmesser i des Zentralnapfes 30 vor, der größer ist
als der Außendurchmesser
i1 des unteren Bereiches des Düsenkörpers 38.
Von letzterem ragt axial ein unteres Düsenrohr 46 ab, welches – wie angedeutet – ebenfalls den
Axialkanal 49 und seine bodenwärtige Mündung umschließt.
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Der
Düsenkörper 38 ist
mit jenem unteren Bereich in eine axiale Hülse 48 der Höhe h1 von hier 6 mm eines Kupplungselements 56 eingeschoben, die
von einem Teller 60 des Durchmessers d1 von hier
24 mm aufragt. Auch diese Einheit aus Hülse 58 und Teller 60 besteht
aus Kunststoff.
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Unter
Bildung eines Spaltes 54 ist dem Teller 60 in
einem axialen Spaltabstand s von etwa 2 mm ein Hülsenring 74 der Höhe k von
hier 14 mm zugeordnet, der das obere Ende eines rohrähnlichen
Füllgutbehälters 80 umfängt; dieser
verläuft
im dargestellten Leerzustand im Innenraum 11 des Dosenkörpers 10 in
radialem Abstand y zur Dosenwand 14; in gefülltem Zustand
kann er letzterer anliegen.
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Der
Randbereich 78 des Füllgutbehälters 80 ist
in dem Spalt 54 zwischen dem als plattenartiges Druckelement
wirkenden Teller 60 und dem Hülsenring 74 klemmend
gehalten, die durch achsparallele Schrauben 72 miteinander
verbunden sind; letztere sind in der ringförmigen oberen Endkante 76 des
Hülsenringes 74 achsparallel
festgelegt.
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Der
von einem Schlauch aus einem Silikonwerkstoff gebildete radial flexible
Füllgutbehälter 80 der
Gesamtlänge
z von 80 mm ist in einem Fußabschnitt 82 einer
Höhe z1 von etwa 10 mm durch Zusammenpressen leistenartig
verformt und verschlossen; den Fußabschnitt 82 schließt eine
ebene Endfläche 84 ab.
Der Füllgutbehälter 80 kann
innen mit einer Beschichtung ausgestattet sein und auch einen Volumenverdränger aufnehmen.
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In
der Zeichnung nicht dargestellt ist die zugeordnete Vernebelungs-
oder Sprüheinrichtung,
die an die Düse 40 angeschlossen
wird.
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4, 5 ist
ein Kupplungselement 56 einer Höhe k von 23 mm mit seiner axialen
Hülse 58 des
Durchmessers c von etwa 10 mm am Verschlussteller 60 sowie
einer an letzteren anderseits angeformten Steckhülse 62 zu entnehmen.
In deren Innenraum 64 mündet
ein an den Verschlussteller 60 angeformter Trichterring 65 der
inneren Höhe
h2 von 4,4 mm, der eine zentrische Telleröffnung 61 umgibt und
dessen Unterkante 66 einen Anschlagring bildet.
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In
die Bodenfläche
des Hülseninnenraumes 68 ist
eine Umfangsnut 59 eingeformt und umgibt eine Aufsatzfläche für einen
hohlen Kammerkörper 50 der
Düse 41,
der einen weiten zylindrischen Innenraum 51 enthält. Der
Kammerkörper 50 sitzt
mit seinem Boden 52 um die Telleröffnung 61 auf der
Bodenfläche
auf, und von ihm ragen sowohl das obere Düsenrohr 42 als auch
das untere Düsenrohr 46 axial ab.
An letzteres ist an seinem unteren Ende ein radial abkragender Erweiterungskörper 47 angeformt,
der sich von der Mündung 45 weg
nach oben konisch erweitert und eine ringförmige Anschlagfläche 48 um das
Düsenrohr 46 bildet;
nachdem letzteres in Schubrichtung x jenen Trichterring 66 eingeschoben worden
ist, legt sich die Anschlagfläche 48 an
die Unterkante 67 des Trichterringes 66 an und
verbindet die Düse 41 mit
dem Kupplungselement 56 zu einer Betätigungseinheit.
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Die
sich vom Verschlussteller 60 weg verjüngende Steckhülse 62 des
Kupplungselements 56 ist an ihrer Außenseite mit – hier drei – Ringrippen 70, 70a , 70b versehen.
Die dem Verschlussteller 60 nahe Ringrippe 70 weist
einen oberen Außendurchmesser q
von etwa 14,5 mm auf mit sich von der Oberfläche 69 konisch verjüngender
Seitenwand 71. Die nachfolgende Ringrippe 70a hat einen Außendurchmesser q1 von
fast 14 mm, die untere Ringrippe 70b einen
Außendurchmesser
q2 von etwa 12,5 mm. Unterhalb dieser Ringrippe 70b verjüngt sich der Endabschnitt 63 der
Steckhülse 62 in
einen Winkel w von 15,2°.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 6 ist der Trichterring 67 der Höhe h2 von hier etwa 4 mm als Verlängerung
des Innenraumes 64 der Steckhülse 62 dieses Kupplungselementes 56e ausgestaltet, d.h. die obere Mündungskante 66a weist nach oben zum Mündungsrand 57 der
umgebenden axialen Hülse 58.
Dieser Trichterring 67 ist von einem Ringspalt 67a umgeben, der sich von der Mündungskante 66a weg querschnittlich verjüngt. In
diesen Trichterring 67 greift ein Abschnitt einer nur teilweise
dargestellten Düse 41 ein,
die auf den Trichterring 67 aufgeklipst wird. Dessen untere
Mündungskante 66t bildet
hier die Anschlagkante für
die Anschlagfläche 48 des
Erweiterungskörpers 47.
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Auf
die Steckhülse 62 des
Kupplungselements 56 wird der Füllgutbehälter 80 aufgebracht, anschließend ein
in 7 skizzierter Spannring 86 des Außendurchmessers
t von etwa 25 mm und des engeren Innendurchmessers t1 von
19 mm über
das Kupplungselement 56 gegen Pfeilrichtung x unter Druck
geschoben. Die Höhe
b des gesamten Spannringes 86 misst hier 19,4 mm und enthält in einem äußeren Haltering 87 der
Höhe b1 von 17 mm einen inneren Haltering 88 der
Höhe b2 von etwa 14 mm; dieser ist querschnittlich
gestuft und bildet in axialen Abständen von der oberen Endkante 89 zwei
Absätze 89a , 89b ,
deren Abstände
b3 bzw. b4 von der
Ringunterfläche 89c 9 mm bzw. 6 mm messen. An die in 7 obere
Mündungskante 90 des äußeren Halteringes 87 ist
eine innere Ringrippe 91 dreieckigen Querschnitts angeformt,
deren Innendurchmesser t2 etwa 20,3 mm beträgt.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
greift der Spannring 86 bzw. der äußere Haltering 87 mit
einem an dem der Mündungskante 90 fernen
Ringende vorgesehenen Innenwulst 92 in eine Ringnut 94 des in
den äußeren Haltering 87 eingeschobenen
unteren Halteringes 88, der – wie gesagt – ebenso
eine obere, radial zur Mittelachse M des Spannringes 86 gerichtete
Endkante 89 anbietet wie die Absätze 39a , 89b . Der Spannring 86 wird in
Schubrichtung x auf den Füllgutbehälter 80 aufgeschoben
und die freien Innenflächen 96 wirken
klemmend mit den Ringrippen 70, 70a , 70b der Steckhülse 62 zusammen.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Ausgestaltung der Düse 41 und des ihr
zugeordneten Kupplungselements 56; deren Verbindungssystem
führt zu einer
erheblichen Kostenersparnis beim Zusammenbau der Einheit. Wenn der
Füllgutbehälter 80 auf
das Kupplungselement 56 aufgeschoben ist, wird er mit dem
Spannring 86 festgeklemmt. Dann wird die Düse 41 mit
Druck eingeklickt.
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Die
beschriebene Vorrichtung ermöglicht
das Vernebeln bzw. Ausbringen von flüssigen, cremigen, gelartigen
und pastösen
Wirkstoffen u.a.
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Der
beschriebene Füllgutbehälter 80 ist
keine Druckverpackung, benötigt
kein Gas, keine Pressluft, keine Pumpe, hat keine Gefahrenklasse,
keine Explosionsgefahr bei Transport oder Lagerung. Er ist hitzebeständig, kann
auch sterilisiert werden und sprüht
in jeder Lage (360°).
Er hat zudem einen Inhalt von 100 % Wirkstoff (Ausbringungsrate
ca. 98,5 %). Der Füllgutbehälter 80 kann
in Dosen aus Metall, Kunststoff, Glas oder Pappe verpackt sowie
auf allen Abfüllanlagen
mit Standardventilen und Standard-Aerosol-Dosen abgefüllt werden.
Dieses System ist also in der Lage, die gegenwärtig eingesetzten Spray-Systeme
umweltfreundlich zu ergänzen.