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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kartusche mit einem Verschluss
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Kartuschen
werden zur Aufnahme, zur Lagerung und zum Transport von flüssigen bis
pastösen Stoffen
bzw. Medien eingesetzt, bspw. für
Farben, insbesondere für
Druckfarben wie z.B. Offsetfarben.
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Zur
Entleerung der gefüllten
Kartuschen sind die Kartuschen typischerweise mit einem Verschluss versehen.
Derartige Kartuschenverschlüsse
funktionieren durch Druckbeaufschlagung über das Füllmedium in der Kartusche.
Hierzu wird mittels eines in der Kartusche verschiebbar angeordneten
Kolbens ein Druck auf das Medium ausgeübt der auf den Verschluss einwirkt,
sodass sich der Verschluss unter dem Druck des Mediums öffnet und
das aufgenommene Medium herausgepresst wird. Nach Entlastung des
Kolbens verschließt
sich der Verschluss in der Regel wieder automatisch, so dass eine
derartige Kartusche in einfacher Weise durch Druckbeaufschlagung
und -entlastung zur Abgabe von flüssigen bis pastösen Medien
verwendet werden kann.
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Ein
nach wie vor weit verbreiteter Verschluss, wie beispielsweise in
der
DE 94 11 980 U1 beschrieben,
verwendet eine sternförmig
oder einfach diametral eingeschnittene elastische Verschlussmembran
die im Querschnitt der Austrittsöffnung
angeordnet ist. Hiermit ist jedoch kein zuverlässiges Verschließen der
Kartusche nach Druckentlastung mehr möglich, da die Rückstellkräfte der
Membran bzw. der Membranlaschen in der Regel zu gering sind. So
kommt es zu einem unerwünschten
Nachfließen
oder Nachtropfen, oder Umgebungsluft dringt unerwünscht in
die Kartusche ein.
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Bei
den Verschlüssen
neueren Typs wird anstelle einer sternförmig oder sonstig eingeschnittenen
Verschlussmembran eine die Austrittsöffnung umsäumende Dichtkante verwendet,
die mit einem in der Austrittsöffnung
angeordneten Ventilkörper
zusammenwirkt und so die Kartusche verschließt. Abhängig vom Druck auf das Medium
entsteht zwischen dem Ventilkörper
und der Dichtkante ein ringförmiger Spalt,
durch den das Medium aus der Kartusche austreten kann. Die
EP 1 005 999 A2 beschreibt
z.B. einen Verschluss, bei dem die Austrittsöffnung mit der Dichtkante auf
einer axial verschiebbaren Hülse
angeordnet ist. Wird auf das Medium in der Kartusche, wie bereits
beschrieben, Druck ausgeübt,
bewegt sich die Hülse
minimal in axialer Richtung und öffnet einen
ringförmigen
Spalt. Nach Entlastung kehrt die Hülse infolge von Federkräften wieder
in ihre Ausgangsposition zurück,
wobei sich die Dichtkante wieder an einen kuppelförmigen Ventilkörper, der
in der Austrittsöffnung
angeordnet ist, anlegt. In einem in der WO 03/021139 A2 beschriebenen
Verschluss ist die Dichtkante als elastische Dichtlippe ausgeführt die
an einem kuppelförmigen
Ventilkörper
anliegt. Wenn auf das Medium in der Kartusche Druck ausgeübt wird,
verformt sich die Dichtlippe elastisch und öffnet einen ringförmigen Spalt
zum Ventilkörper
hin. Nach Entlastung legt sich die Dichtlippe infolge elastischer
Rückstellkräfte wieder
an den Ventilkörper
an und verschließt
die Austrittsöffnung.
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Bei
den hier beschriebenen Kartuschenverschlüssen des neueren Typs ist nachteilig,
dass es beim Verschließen
konstruktionsbedingt zu einem Abquetschen bzw. Abklemmen des austretenden Mediumstrahls
kommt, wodurch ein leichtes Nachtropfen oder Nachfließen nicht
gänzlich
verhindert werden kann.
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Da
die Kombination aus Ventilkörper
und Dichtkante bzw. Dichtlippe nur eine im Querschnitt ringförmige Austrittsöffnung freigibt,
kann es einerseits zu einer starken Ablenkung des austretenden Mediumstrahls
an der Austrittsöffnung
und andererseits zu unterschiedlichen über dem Strahlquerschnitt verteilten
Strömgeschwindigkeiten
kommen, was zu einem inhomogenen Erscheinungsbild des Mediumstrahls
führt oder
sich der Mediumstrahl sogar auftrennt.
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Außerdem ist
die Flächenpressung
mit dem der austretende Mediumstrahl abgequetscht werden muss zum
Teil so groß,
dass für
das Verschließen starke
elastische Rückstellkräfte vorgesehen
sein müssen,
was wiederum zu hohen Betätigungskräften für den Kolben,
insbesondere in der Öffnungsphase des
Verschlusses, führt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem
Stand der Technik zu vermeiden und einen Verschluss bereitzustellen,
mit dem ein zuverlässiges
Verschließen
der Kartusche und damit auch ein genaues Dosieren des Mediumaustritts
ermöglicht
wird, bei einem gleichzeitig homogenen Erscheinungsbild des austretenden
Mediumstrahls. Der Verschluss soll zudem kostengünstig sein.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Kartusche mit einem Verschluss gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Anspruches 1. Die Merkmale der Unteransprüche geben
vorteilhafte Weiterbildungen an.
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Durch
die vorzugsweise axial bewegliche Anordnung des Ventilkörpers, der
im Wesentlichen im Inneren eines Mundstückes angeordnet ist, wird der
Querschnitt der Austrittsöffnung
absolut, d.h. völlig
frei gegeben. Hieraus ergeben sich besonders vorteilhafte Strömungsbedingungen
beim Mediumaustritt, was die Ablenkung des Mediumstrahls wirkungsvoll
unterbindet und ein homogenes Erscheinungsbild bedingt.
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Der
Ventilkörper
setzt sich beim Verschließen
des Verschlusses von Innen pfropfartig in die Austrittsöffnung,
d.h. ein Abschnitt des Ventilkörpers durchdringt
beim Verschließen
von Innen die Ebene der Austrittsöffnung. Hierbei legt sich die
Dicht lippe der Austrittsöffnung
an eine kegelförmige,
paraboloidische und/oder insbesondere zylindrische Außenfläche des
Ventilkörpers
an. Der Mediumaustritt wird durch die insbesondere elastisch ausgebildete
Dichtlippe in Zusammenwirkung mit der Außenfläche des Ventilkörpers sauber
durchtrennt, d.h. abgeschnitten. Ein genaues Dosieren des Mediumaustritts
ist somit möglich.
Ferner wird ein Nachfließen
oder Nachtropfen wirkungsvoll verhindert.
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Der
Ventilkörper
ist in einem Aufnahmeteil gelagert, das von der Austrittsöffnung aus
betrachtet in Richtung des Inneren der Kartusche angeordnet, sowie
vorzugsweise federnd in Verschlussstellung vorgespannt ist. In dem
der Ventilkörper
beim Öffnen in
das Aufnahmeteil federnd eintaucht, d.h. sich von der Austrittsöffnung weg
und ins Kartuscheninnere hinein bewegt, kann die Austrittsöffnung in
ihrem Querschnitt völlig
frei gegeben werden. Anderseits verringert sich durch das Eintauchen
des Ventilkörpers
in die Aufnahmeteil der Reibweg des vorbeiströmenden Mediums.
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Die
Dichtlippe der Austrittsöffnung
ist vorzugsweise als elastische Dichtlippe ausgebildet. Hiermit
ist sichergestellt, dass der Verschluss unabhängig von Fertigungs- und Montagetoleranzen,
aber auch weitgehend unabhängig
von der Betriebstemperatur dicht verschließt. Die elastische Dichtlippe legt
sich eng an die korrespondierende Außenfläche des Ventilkörpers an.
Durch ihre elastische Ausführung
gewährleistet
die Dichtlippe auch ein weiches Eingleiten des Ventilkörpers in
die Austrittsöffnung und
verhindert ferner ein Festsitzen bzw. Festklemmen desselbigen in
der Austrittsöffnung.
Auch bei möglichen
Verunreinigungen, d.h. bspw. Hartstoffpartikeln im Verschlussbereich,
gewährleistet
die elastische Dichtlippe noch ein zuverlässiges Verschließen. Alternativ
ist es auch möglich,
die Dichtlippe starr auszuführen,
wobei zum Ventilkörper
hin ein Spaltmaß gegen
Null realisiert werden muss, um ein zuverlässiges Verschließen zu gewährleisten.
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Der
Ventilkörper
ist durch eine Feder in Verschlussstellung vorgespannt. In diesem
Zustand kann die Kartusche befüllt,
transportiert und gelagert werden. Die Feder sorgt auch für die Rückstellung des
Ventilkörpers
aus der öffnenden
in die ver schließende
Position. Der mit Federkraft beaufschlagte Ventilkörper fungiert
jedoch auch als minimaler Druckregler, da er in Form eines kleinen
Druckspeichers geringe Druckschwankungen im Medium während der
Kartuschenentleerung ausgleichen kann, was der Homogenität und Kontinuität des austretenden
Mediumstrahls zuträglich
ist. Es ist alternativ möglich,
die Federkraft nicht durch einen Federkörper zu erzeugen, sondern durch
einen Gasdruck. Ein zwischen Ventilkörper und Aufnahmeteil eingeschlossener
Hohlraum kann hierzu mit einem gasförmigen Medium, z.B. Luft, befüllt sein.
Hiermit entfallen der Montageaufwand und die Kosten für einen Federkörper. Auch
eine Kombination verschiedener Federmechanismen ist möglich.
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Am
Ventilkörper
ist eine Kraftangriffsfläche, bspw.
in Form einer Ringfläche,
ausgebildet, auf die das unter Druck stehende Medium eine Kraft
auswirkt. Die Wirkrichtung der hieraus Resultierenden ist entgegen
der Federkraft, die den Ventilkörper
in der verschließenden
Stellung verspannt, wodurch der Ventilkörper ab einem bestimmten Druck
im Medium in eine öffnende
Stellung verfährt.
Das Öffnen
des Verschlusses erfolgt somit ausschließlich in Abhängigkeit
vom Druck im Medium bzw. von der Kolbenbetätigungskraft. Durch Variation
der Kraftangriffsfläche
kann abhängig
von der verwendeten Feder der erforderliche minimale Öffnungsdruck,
bzw. die minimal erforderlich Kolbenbetätigungskraft vorherbestimmt
werden.
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Die
einzelnen Verschlusskomponenten sind aus Polypropylen (PP), Polyethylen
(PE) und/oder Polyoxymethylen (POM) gebildet. Diese Werkstoffe weisen
z.T. sehr gute Gleiteigenschaften auf und sind gegenüber den
eingesetzten Medien chemisch beständig.
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Der
Verschluss, für
den auch selbständiger Schutz
begehrt wird, kann ferner in vorteilhafter Weise einteilig mit der
Kartusche ausgeführt
sein. Hierdurch entfällt
der Montage- und/oder Demontageaufwand der Verschlusseinheit was
auch das Handling für
den Anwender deutlich verbessert. Die Kartuschen sind typischerweise
als Einwegprodukte ausgeführt.
Die verwendeten Materialien sind jedoch sehr gut recycelbar.
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Die
Erfindung und deren Funktionsprinzip soll anhand des Ausführungsbeispieles
der Figuren näher
erläutert
werden. Hierin zeigen:
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1 eine
Farbkartusche in einer Schnittdarstellung mit dem erfindungsgemäßen Verschluss
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2 eine
Schnittdarstellung des Verschlusses der 1 in einer
Detaildarstellung
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3a–3d in
Schnittdarstellungen eine Sequenz des Öffnens und Verschließens des
Verschlusses der 2 Die 1 zeigt
eine Kartusche 1, wie sie z.B. für den Transport und die Lagerung von
flüssigen
bis pastösen
Medien, bspw. von Druckfarben, verwendet wird. Typische Handelsgrößen sind
bspw. 2 kg. Füllmenge.
Die Kartusche 1 umfasst einen bevorzugt als Hohlzylinder
geformten Kartuschenkörper 2 der
an einem Ende in an sich bekannter Weise durch einen Kolben 3 verschlossen
ist, der über
eine Druckstange in den Kartuschenkörper 2 zum Zwecke
des Materialaustrags in der üblichen Weise
einpressbar ist. Anstelle einer Druckstange sind auch andere Möglichkeiten
zur Betätigung
des Kolbens 3 bekannt, bspw. mittels eines druckbeaufschlagten
Fluids. Auf der dem Kolben 3 gegenüberliegenden Seite ist der
Kartuschenkörper 2 durch eine
Stirnseite 4 in Form eines Ringflanschs geschlossen, der
eine zentrale Durchgangsöffnung
aufweist, an der ein mit 5 bezeichneter Verschluss für die Kartusche 1 angeordnet
ist. Zur Entleerung wird die Kartusche 1 in eine Kartuschenaufnahmevorrichtung
eingesetzt, typischerweise so, dass der Verschluss 5 nach
unten weist.
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2 zeigt
den Verschluss 5 in vergrößerter Detailansicht und zwar
mit einer aufgesetzten Schutzkappe 6, die in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
beispielshalber über
ein Schraubgewinde befestigt ist. Selbstverständlich sind auch andere lösbare Befestigungen
möglich,
beispielsweise kann die Schutzkappe 6 auch aufgesteckt
oder aufgeclipt werden. Der Verschluss 5 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als ein mit 7 bezeichnetes Einsatzteil ausgebildet, welches
in der zentralen Durchgangsöffnung
der Stirnseite 4 angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
hintergreift hierbei das Einsatzteil 7 die Stirnseite 4 mittels
eines mit 8 bezeichneten tellerförmigen Ringkragens. Selbstverständlich sind
auch andere Befestigungsmöglichkeiten
denkbar. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn das Einsatzteil 7 einstückig mit
der Kartusche 1 ausgebildet ist.
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Das
Einsatzteil 7 setzt sich ausgehend von der Stirnseite 4 nach
außen
hin als ein halsartig ausgebildetes Mundstück 9 fort. Innerhalb
des halsartig ausgebildeten Mundstücks 9 ist ein mit 10 bezeichnetes
Aufnahmeteil angeordnet, das im dargestellten Ausführungsbeispiel
zentral innerhalb des Mundstücks 9 durch
Verbindungsstege 11 gehalten ist. Das Aufnahmeteil 10,
bzw. dessen Boden, ist zum Kartuscheninneren hin kegelförmig und
damit strömungsgünstig ausgebildet.
Zwischen der Außenfläche des
Aufnahmeteils 10 und der Innenfläche des halsartigen Mundstücks 9 ergibt
sich ein ringförmiger Spalt,
durch den das Medium beim Entleeren der Kartusche 1 hindurch
strömt.
Wie ferner aus 2 ersichtlich ist, ist der Aufnahmeteil 10 topf-
oder tassenartig ausgebildet, wobei das Aufnahmeteil 10 in Richtung
der Längsachse
nach außen
hin offen ausgebildet ist und zwar für die Aufnahme eines mit 12 bezeichneten
Ventilkörpers.
Das Aufnahmeteil 10 weist ferner eine zentral angeordnete
hohlzylindrische Führungshülse 13 auf,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel
einstückig
mit dem Aufnahmeteil 10 ausgebildet und um die eine auf
Druck beanspruchte Spiralfeder 14 angeordnet ist, auf deren
Funktion nachfolgend noch näher
eingegangen wird.
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Der
Aufnahmeteil 10 weist ferner eine Innenkontur auf, die
bodenseitig in eine erste, ringzylinderartige Kammer 15 und
zur offenen Seite hin in eine zweite, zylinderartige Kammer 16 untergliedert
ist. Die Kammern dienen dazu, den axial beweglich geführten Ventilkörper 12 während seines
Bewegungshubs eintauchen zu lassen. Gleichzeitig können diese
Kammern als Druckraum für
eine Gasdruckfeder verwendet werden, wie nachfolgend noch näher beschrieben
wird. Wie sich aus den 2 ff. ergibt, ist der Ventilkörper 12,
der mit einer gestuften Sacklochbohrung 17 ausgebildet
ist, längs
des Außenumfangs der
Führungshülse 13 und
längs der äußeren Zylinderwand
der ersten, ringzylinderartige Kammer 15 des Aufnahme teils 10 geführt. Hiermit
ist der Ventilkörper 12 wirkungsvoll
gegen Verkippen gesichert. Von Bedeutung ist ferner, dass der Ventilkörper 12 mittels
der Spiralfeder 14 nach außen hin, d.h. weg vom Kartuscheninneren,
vorgespannt ist. Der Ventilkörper 12 kann
mit einem ringkolbenartigen Abschnitt 18 in die ringzylinderartige
erste Kammer 15 des Aufnahmeteils 16 eintauchen.
Der maximale Bewegungshub ist hierbei erreicht, wenn der Ventilkörper 12 an
die Innenkontur des Aufnahmeteils 10 anstößt, bspw.
am Boden der ringzylinderartigen ersten Kammer 15. An den
ringkolbenartigen Abschnitt 18 des Ventilkörpers 12 schließt über einen
Vorsprung ein aufgeweiteter zylindrischer Zentralabschnitt 19 an, an
dem eine sich abspreizende Haltezunge 20 angeformt ist.
Die Haltezunge 20 kann beispielsweise umlaufend ausgebildet
oder abschnittsweise um den Zentralabschnitt 19 herum angeordnet
oder ausgebildet sein. Sie dient als Anschlag des beweglich innerhalb
des Aufnahmeteils geführten
Ventilkörpers 12. Hierzu
ist das Aufnahmeteil 10 an seinem offenen Ende mit einem
radial nach innen vorspringenden Ringkragen 21 versehen,
an dem die Haltezunge 20 zur Anlage gelangt. Durch den
Anschlag wird auch eine unbeabsichtigte Trennung des Ventilkörpers 12 und
des Aufnahmeteils 10 verhindert. Zur einfachen Montage
ist die sich abspreizende Haltezunge 20 elastisch an den
Zentralabschnitt 19 anlegbar.
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An
den Zentralabschnitt 19 des Ventilkörpers 12 schließt sich
eine weitere zylindrische Fläche
bzw. ein weiterer zylindrischer Abschnitt 22 an, der als
eigentlicher Ventilkörper,
d.h. genauer genommen als eigentliches Verschlusselement dient und
der in eine kuppelförmige
bzw. kappenartige Blende 23 übergeht.
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Zum
Zwecke einer einwandfreien Axialführung ist eine Feder/Nut-artige
Führung 24 zwischen Ventilkörper 12 und
Aufnahmeteil 10 vorgesehen, die sozusagen eine Verdrehung
des Ventilkörpers 12 relativ
zum Aufnahmeteil 10 verhindert.
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Wie
aus 3a, die den Verschluss 5 mit abgenommener
Schutzkappe 6 zeigt, ferner gut ersichtlich ist, weist
der Verschluss 5 schließlich eine von außen auf
das Mundstück 9 aufgesetzte
Hülse 25 auf,
die an ihrem der Kartusche zugewandten Ende mit einem radial nach
innen vorstehenden Kragen 26 versehen ist, der in eine außenseitig
am Mundstück 9 vorgesehene
Ringnut 27 eingreift. Die Kanten der Ringnut 27 dienen
als Endanschläge
für den
Kragen 26 der Hülse 25,
wodurch eine kontrollierte axiale Hubbewegung der Hülse 25 auf
dem halsartigen Mundstück 9 gegeben
ist. Die Hülse 25 weist
darüber hinaus
an ihrem der Stirnseite 4 abgewandten Ende eine sich radial
nach innen erstreckende und damit das Mundstück 9 teilweise verschließende Kreisringfläche 28 auf.
Den radial innen liegenden Abschluss der Kreisringfläche 28 bildet
eine schräg
nach außen gerichtete
Dichtlippe 29, die eine vorzugsweise kreisförmige Austrittsöffnung 30 begrenzt.
Die Dichtlippe 29 ist vorzugsweise aus elastisch nachgiebigem
Material gebildet. Wie aus 2 und 3a hervorgeht, liegt
die Dichtlippe 29 umlaufend am zylindrischen Abschnitt 22 (der
als Verschlusselement dient) des Ventilkörpers 12 dichtend
an, ohne jedoch die axiale Beweglichkeit des Ventilkörpers 12 zu
behindern. Jedoch gewährleistet
die Dichtlippe 29 eine entsprechende Abdichtung zum Ventilkörper 12,
genau genommen zum zylindrischen Abschnitt 22, so dass Material
aus der Kartusche nicht ungewollt austreten kann. In diesem Zustand
ist der Verschluss 5 demnach verschlossen.
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Wesentlich
ist ferner, dass der Ventilkörper 12 im
dargestellten Ausführungsbeispiel
im Übergangsbereich
zwischen dem Zentralabschnitt 19 und dem zylindrischen
Abschnitt 22 eine als Schrägschulter ausgebildete Ringfläche 31 aufweist,
die als Druckangriffsfläche
zu einer nachfolgend noch näher beschriebenen
Verschiebung des Ventilkörpers 12 relativ
zum Aufnahmeteil 10 dient. Die Ringfläche kann demnach auch als gewöhnlicher
Vorsprung, d.h. mit einer radial orientierten Fläche senkrecht zur Bewegungsachse
des Ventilkörpers,
oder in einer sonstigen Art und Weise ausgebildet sein. Zwischen der
Ringfläche 31 und
der Innenseite der Kreisringfläche 28 der
Hülse 25 ist
konstruktiv ein axialer Mindestabstand vorgesehen, der nicht unterschritten werden
kann, um sicherzustellen, dass das unter Druck stehende Medium stets
auf die Druckangriffsfläche
einwirken kann.
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Die
Funktionsweise des Verschlusses 5 wird nunmehr anhand der 2 ff.
beschrieben.
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2 zeigt
den Verschluss 5 mit aufgeschraubter Schutzkappe 6.
In diesem Zustand werden die Kartuschen typischerweise befüllt, transportiert
und gelagert. 3a zeigt denselben Verschluss,
nunmehr jedoch mit abgenommener Verschlusskappe 6. In diesem
Zustand wird die Kartusche 1 in eine Kartuschenaufnahmevorrichtung
eingesetzt, typischerweise so, dass der Verschluss 5 nach
unten weist. Wie bereits beschrieben ist in dem gezeigten Zustand
der Verschluss 5 verschlossen, d.h. der Ventilkörper 12 verschließt mit seinem
zylindrischen Abschnitt 22 von innen pfropfartig die von der
Dichtlippe 29 begrenzte Austrittsöffnung 30.
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Wird
nun der Kolben 3 zum Zwecke des Materialaustrags nach unten
gedrückt,
so baut sich in dem im Kartuschenkörper 2 aufgenommenen
Medium bzw. Material ein Druck auf. Das unter Druck stehende Medium
drückt
von Innen auf die Kreisringfläche 28,
wodurch die Hülse 25 von
der Stirnseite 4 weggedrückt wird und schließlich in
die aus 3b ersichtlichen Endstellung
gelangt, in welcher der Kragen 26 an der äußeren Kante
der Ringnut 27 des Mundstücks 9 anliegt. In
dieser Stellung ist die Dichtlippe 29 noch in dichtender
Anlage am zylindrischen Abschnitt 22 des Ventilkörpers 12,
so dass in diesem Zustand, bzw. zu diesem Zeitpunkt, noch kein Mediumstrahl
oder -strang aus dem Verschluss 5 austritt. Erst wenn die
leichtverschiebbare Hülse 25 ihre äußere Endstellung
erreicht hat, kann im Medium ein ausreichender Druck, typischerweise
im Bereich von 3 bis 8 bar, aufgebaut werden. Mit steigendem Druck im
Medium, erhöht
sich jedoch auch die resultierende Kraft, die auf die als Schrägschulter
ausgebildete Ringfläche 31 durch
das Medium ausgeübt
wird. Die resultierende Kraft ist in ihrer Wirkrichtung der Vorspannkraft,
die die Spiralfeder 14 auf den Ventilkörper 12 ausübt, entgegen
gesetzt. Übersteigt
daher die resultierende Kraft in ihrem Betrag die Vorspannkraft
für den
Ventilkörper 12,
wird der Ventilkörper 12 nach
oben, d.h. in das Kartuscheninnere, verschoben und taucht dabei
in das Aufnahmeteil 10 ein. Hierbei wird die Austrittsöffnung 30 frei
gegeben d.h. geöffnet.
Dies zeigt 3c.
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Der
Hub des Ventilkörpers
ist beendet, wenn sich zwischen resultierender Kraft und Vorspannkraft ein
Gleichgewichtzustand einstellt oder wenn der konstruktiv vorgesehene
Maximalweg erreicht ist. Wie ebenfalls aus 3c ersichtlich,
wird die Austrittsöffnung
in ihrem gesamten Querschnitt frei gegeben, wodurch beim Austritt
aus dem Verschluss 5 erstens ein Ablenken des Mediumstrahls
effektiv verhindert und zweitens ein homogener Mediumstrahl bzw.
-strang erzeugt wird.
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Zur
Unterbrechung oder Beendung des Entleerungsvorgangs wird der Kolben 3 entlastet,
wodurch sich der Druck im Medium abbaut. Die Spiralfeder 14 bewirkt,
dass der Ventilkörper 12 wieder
in die aus 3b ersichtliche Verschlussstellung
gebracht wird, indem der zylindrische Abschnitt 22 pfropfartig
von Innen in die Austrittsöffnung 30 gleitet, wobei
die Dichtlippe 29 in dichtende Anlage an den zylindrischen
Abschnitt 22 kommt. Indem der Ventilkörper 12, genau genommen
der zylindrische Abschnitt 22 des Ventilkörpers 12,
teilweise die Ebene der Austrittsöffnung durchdringt, wird beim
Verschließen
der Mediumstrahl einwandfrei und zuverlässig abgeschert bzw. abgeschnitten,
ohne dass ein Nachtropfen oder Nachfließen befürchtet werden muss.
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Unter
Umständen
kann es erforderlich sein, den geöffneten Verschluss 5 abrupt
zu verschließen. Dies
ist insbesondere dann erforderlich, wenn ein genaues Dosieren des
austretenden Mediumstrahls geboten ist. Dem oben beschriebenen Vorgang
des Verschließens
ist eine gewisse, wenn auch sehr geringe, Zeitträgheit zu eigen, da nach Entlastung
des Kolbens 3 zunächst
der Druck im Medium abgebaut und der Ventilkörper 12 in die verschließende Position
verfahren muss. Daher besteht die Möglichkeit, den Verschluss 5 auch
durch zurückschieben
der Hülse 25,
d.h. in Richtung der Stirnwand 4, zu verschließen. Hierbei
gelangt wiederum die Dichtlippe 29 in dichtende Anlage
an den zylindrischen Abschnitt 22, wodurch der Mediumstrahl,
wie oben beschrieben, einwandfrei und zuverlässig abgeschert bzw. abgeschnitten
wird. Diesen Zustand zeigt 3d. Deutlich
ist zu erkennen ist, dass der Ventilkörper 12 aufgrund des
nach wie vor vorhandenen Drucks im Medium in das Aufnahmeteil 10 eingetaucht
bleibt. Das Zurückschieben
der Hülse 25 kann beispielsweise
durch einen pneumatisch betätigten Schieber
der Kartuschenaufnahmevorrichtung erfolgen, der von außen auf
die Kreisringfläche 28 drückt oder
am Außenumfang
der der Hülse 25 angreift. Durch
Rücknahme
der von außen
auf die Hülse 25 wirkenden
Betätigungskraft
kann der Entleerungsvorgang fortgesetzt wer den, wobei sich die Hülse 25 wieder
automatisch in ihre äußere Endstellung
verschiebt, solange das Medium noch unter Druck steht.
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Aus
dem beschriebenen Ablauf des Öffnens und
Verschließens
des Verschlusses 5 ist für den Fachmann ersichtlich,
dass der Abschnitt 22 des Ventilkörpers 12 nicht ausschließlich zylindrisch,
sondern ebenso kegelförmig
und/oder paraboloidisch gestaltet sein kann.
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Abweichend
von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist es denkbar, anstelle einer auf Druck beanspruchten Spiralfeder 14,
auch andere Federmechanismen zu verwenden, die den Ventilkörper 12 in
einer verschließenden
Position vorspannen und/oder nach Öffnen des Verschlusses 5 diesen letztlich
wieder in die verschließende
Position zurückschieben.
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Hierzu
kann bspw. auch ein Gasdruck-Federmechanismus alleinig oder unterstützend eingesetzt
werden. Bspw. wird die Luft in der ersten ringzylinderartigen Kammer 15 des
Aufnahmeteils 10 und in dem von der Sacklochbohrung 17 und
der Führungshülse 13 gebildeten
Hohlraums beim Eintauchen des Ventilkörpers 12 in das Führungsteil 10 komprimiert,
woraus sich eine Rückstellkraft
für den Ventilkörper 12 ergibt.
Darüber
hinaus ist es auch denkbar, bei entsprechender Abdichtung, solche Hohlräume von
vornherein mit einem Druckgas zu befüllen.