DE102006020032A1

DE102006020032A1 - Einrichtung zur Vergrößerung der Haftfähigkeit bei Saugnäpfen und Unterdruck-Haltevorrichtungen

Info

Publication number: DE102006020032A1
Application number: DE200610020032
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-10-31

Abstract

Die Entwicklung führt aufgrund des neuen Abdichtungskonzeptes, welches sowohl die verbesserten Materialeigenschaften zum Speichern der Energie beim eigentlichen Saugnapf berücksichtigt als auch die möglicherweise Überbrückung und Abdichtung von Trägerflächen mit einer Rautiefe von größer 1 mm, aufgrund des Einsatzes neuartiger Materialien wie zum Beispiel geschäumter Gele, insbesondere bei formal labyrinth-gedichteten Kontaktflächen, zu deutlich erweiterten Einsatzmöglichkeiten und wesentlich verbesserten Standzeiten im Gebrauch.

Description

Anwendungsgebiet
Es sind Vorrichtungen zum Befestigen an glatten Trägerflächen von Gegenständen bekannt, welche ihr Haft- und Festhaltevermögen aufgrund eines zwischen ihrer eigenen und der Berührungsfläche des Gegenstandes eingespeicherten Unterdrucks und der durch die daraus resultierende Haftreibung zwischen den Materialien dieser beiden sich berührenden Flächen entwickeln.
Diese Vorrichtungen werden im Folgenden auch Sauger, Saughalter und Unterdruck- bzw. Vakuumhaltevorrichtung genannt. Sauger dieser Art sind aus dem Stand der Technik seit langem in vielen Ausführungsvarianten hinlänglich bekannt.
Besonders interessant scheinen in Bezug auf die hier vorgestellte Entwicklung Vorrichtungen zu sein, an den wiederum andere Gegenstände befestigt werden können. Hier Sei als Beispiel die zerstörungsfreie Montage von Küchen- oder Badaccessoires an Fliesen, Kacheln, Glas- oder Spiegelflächen sowie an anderen Einrichtungsgegenständen mit geeigneten Untergründen genannt.
Eine weitere wichtige Anwendung ist das sichere Ergreifen und Transportieren von flächigen Gegenständen wie zum Beispiel Flachglasscheiben oder Materialien in der Druckindustrie.
Stand der Technik
Neben zumeist in der Industrie genutzten, mit einer externen Evakuierung versehenen Saugern entsteht der benötigie Unterdruck im Bereich der beispielsweise im Haushalt verwendeten Saughaltern durch eine Verformung des aus einem relativ elastischen Material bestehenden Saugkörpers senkrecht von der Berührungsfläche weg.
Diese Verformung kann aufgrund des Entspannungsbestrebens einer rotationssymetrisch, glockenförmig gefertigten, zur Berührungsfläche offenen Geometrie des Saugers entstehen – nachdem der Sauger bei der Montage über die Rückstellkraft des Materials hinaus in Richtung der Berührungsfläche angepresst wurde und dadurch die in dem zwischen den Berührungsflächen vorhandene Luft verdrängt wurde.
Ebenso kann die Verformung entstehen, aufgrund einer von außen auf das Zentrum der Saugerfläche, senkrecht von der Berührungsfläche weg wirkenden Zugkraft. Diese Zugkraft kann beispielsweise zwischen dem Sauger und einer den Sauger übergreifenden Druckkappe welche sich an der Befestigungsfläche zum Beispiel einer Wandfliese abstützt mittels einer schiefen Ebene wie zum Beispiel einer Schraubverbindung zwischen Sauger und Druckkappe resultieren. Eine derartige Anordnung beschreibt anschaulich die deutsche Reichspatentschrift Nr. 610394 Klasse 54h Gruppe 5. Hier wird die Saugkraft erzielt durch Verkürzung der Strecke zwischen Saugeroberkante und Druckkappenoberkante mittels einer, außerhalb der Druckkappe, auf ein am Sauger zentrisch angeformtes, Gewinde geschraubtes Gewindegegenstück. Besonders wird hier die Verpeeseung der Unterkante des Druckkappengehäuses gegen die Außenseite des äußeren Saugerrandes gezeigt. Die hier beschriebene Verkürzung der Strecke kann natürlich ebenso durch einen sich am Druckkappengehäuse abstützenden, umlegbaren Hebel erfolgen.
Eine von vielen durch den Stand der heutigen Technik vorbekannte Entwicklung basierend auf einem Hebelsystem zeigt am praktischen Beispiel eines Küche-Badaccessoires die Anmeldung DE 299 15 815 U1 .
Eine Verbesserung des Handlings bei über Schraubbewegung erfolgtem Unterdruck an einem Saughalter zeigt das EP 1 338 808 A1 bei dessen dargestellter Ausführung die gesamte Druckkappe verdreht wird um über ein Gewinde eine Wegverkürzung zu erzielen. Aufgrund der relativ großen Druckkappe lässt sich diese leicht mit der Hand greifen und verdrehen. Eine Besonderheit der dort gezeigten Ausführungsvariante ist die Verwendung einer lose zwischen Sauger und Druckkappe gelegten ebenfalls glockenförmigen Gleitscheibe welche im angezogenen Zustand mit ihrer Unterseite von oben auf die äußere Randfläche des Saugers drückt und diesen intensiv mit dem Untergrund der Gegenseite verpresst. Die zwischengelegte Gleitscheibe verhindert ein Mitnehmen und verdrehen des Saughalters bei der Montage.
Alle bekannten Systeme basieren wie bereits dargestellt auf dem Prinzip der Haftreibung in Verbindung mit einer aufgrund von Unterdruck erzeugter Pressung gegen das Trägermaterial. Wichtig für eine gute Haftung sowie einen dauerhaften Verbund ist also das spezifische Verhalten der zur Abwendung kommenden Materialien. Es gilt eine hohe Dichtigkeit bei gleichzeitig großer Presskraft zu erzielen. Dies sind Anforderungen die sich üblicherweise gegenseitig ausschließen, da zur Abdichtung ein extrem elastisches Material – zum Aufbau eines gespeicherten und langfristig abrufbaren Unterdruckes aber ein eher stabiles und starres Material benötigt wird. In der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 008 469 U1 wird eine Anordnung bestehend aus, im Bereich des den Unterdruck erzeugenden Raumes, mit einem, dort Anpressdrucküberträger genannten Versteifung – ausgebildet als Materialanhäufung oder auch als vom Material umgebene spinnenförmige Stabilisierung – bezeichnet, basierend auf einem Saugermaterial von 12 bis 18 Shore-Härte (Shore A). Solche dort beschriebenen Materialanhäufungen sind besonders aus früheren Ausführungen in Gummi bekannt. Ebenfalls finden seit langem besonders im Bereich maschineller Anwendungen die dort beschriebenen Labyrinthdichtungen durch Konzentrische Stege an der Kontaktseite des Saugers ihre Anwendung.
Nachteile des Standes der Technik
Das größte Problem bei den heutigen Systemen ist der mehr oder weniger schnelle und intensive Druckverlust. Dieser ergibt sich aus der Dichtigkeit des anzuhaftenden Trägermaterials, aus der Abdeckung der zu dichtenden Rautiefe des Trägeruntergrundes bei der Ausgestaltung der unmittelbaren Übergangskontur zwischen Sauger und Trägerfläche sowie des materialspezifischen Verhaltens, zum Beispiel der Permeabilität des Materials des Unterdruckraumes und mindestens der effektiv anliegenden Dichtflächen.
Ausgehend von einem nach hinten gasdichten Trägeruntergrund, wie zum Beispiel geriffeltem Glas, entsteht der größte Druckverlust an der Übergangskontur im Randbereich des Saugers zur Trägerfläche und durch bei heutigen Systemen ungeeignete weil gasdurchlässige Saugermaterialien.
Aufgabe der Entwicklung
Die Aufgabe der Entwicklung besteht darin die Abdichtung des Unterdruckraumes zur Trägeroberfläche sowie zur Umgebungsatmosphäre und damit die Sicherheit der Haftung zu verbessern.
Im optimalen Fall gilt es eine feste Verbindung zum Träger herzustellen, die geeignet ist die Vorrichtung und daran möglicherweise befestigte Gegenstände wie zum Beispiel Küchen- und Badaccessoires zeitlich unbegrenzt auch auf Untergründen mit großer Rautiefe von größer 1 mm zu verankern, ohne den Untergrund zu zerstören oder Klebstoffrückstände bei der Demontage zu hinterlassen.
Lösung der Aufgabe
Entwicklungsgemäß wird die Aufgabe gelöst indem zumindest die Randzone/-fläche durch eine angelagerte, angeklebte, angeformte, angespritzte oder angegossene Zone eines extrem weichen Materials bis hinunter zu 5 Shore (TypA) und weniger abgedichtet wird zur Trägerfläche.
Das unmittelbare Anliegen der weichen Zone an der Dichtkontur bildet, nach dem Prinzip des endlosen Rundschnurringes eine bei zunehmender Saugstärke verstärkte Dichtung zwischen dieser Zone, der Saugerkontur und der Trägerfläche. Vorteilhafterweise besitzt das Material der Zone gewisse fließende Eigenschaften ohne sich tatsächlich partiell aus seiner Masse abzuspalten. Hierbei kommen zum Beispiel verschiedene Gelarten wie zum Beispiel aus Silikon oder PUR – frei aufgelegt oder aber in lediglich zur Berührungsfläche des Trägers offenen Umhüllungen zur Anwendung.
Die Stabilisierung, Fassung und Halterung des Dichtmaterials kann nun, was dem Anspruch an ein relativ steifes, den Unterdruck gut speicherndes Saugermaterial entgegenkommt, formschlüssig aus dem festen Material des Saugergehäuses erfolgen. Besonders zuverlässig wirkende Materialaufbauten beim Saugergehäuse könnten ähnlich dem der PET-Verpackungen sein.
Vorteile der Entwicklung
Aufgrund der verbesserten Anlagerung der Dichtfläche auch in den Höhen und Tiefen von Oberflächen mit mindestens 1 mm Rautiefe ergibt sich erstmalig die Möglichkeit Gegenstände mittels Saughaltern sicher auf sehr rauen Oberflächen zu befestigen. Durch die Möglichkeit sehr gasdichte, relativ feste Gehäusematerialien einzusetzen, entsteht eine deutlich verlängerte Systemfunktionszeit. Bei Einsatz von rückstandslos zu entfernenden, nahezu klebrigen Dichtmaterialien kann eine zeitlich unbegrenzte Verweildauer des Saugers an der Trägerfläche erreicht werden. Unterschiedliche Produktionsmöglichkeiten bei der Erstellung der Dichtzone zum Beispiel durch gestanzte und eingeklebte Dichtungen führen in sicherheitsrelevanten Bereichen mit nur geringen Stückzahlen zu deutlich reduzierten Entwicklungs- und Arbeitsaufwand.
Ausführungsbeispiele:
1: Sauger aufgelegt
1 zeigt einen lediglich auf die Trägerfläche (A) aufgelegten Sauger (1) mit seinem Schaft (3) und seiner Übergangszone (2) zwischen der Saugerplatte (4) und der Trägerfläche (A) in der Seitenansicht.
2: Sauger perspektivisch
2 zeigt einen Sauger (1) mit seiner Übergangszone (2), seinem Schaft (3) und seiner Saugerplatte (4) in perspektivischer Draufsicht. Betätigungsrichtung ist „Z".
3: Sauger mit Druckkappe und Hebelaktivierung im Halbschnitt
3 zeigt einen Sauger (1) mit Übergangszone (2), Schaft (3), Saugerplatte (4), Dichtelement (5), Druckkappe (6), Hebel (7), in entspannter Stellung I, mit der Unterkante (9) der Druckkappe (6) auf der oberen äußeren Randfläche (10) des Dichtelementes (5) aufliegend. Die Betätigungsrichtung des Hebels (7) ist 90° in Richtung „Y" um dem Drehpunkt (8) mit der Wirkung der Bewegung des Schaftes (3) in Richtung „Z".
4: Sauger mit Druckkappe und gespanntem Hebel im Halbschnitt
4 zeigt einen Sauger (1) mit Übergangszone (2), Schaft (3), Saugerplatte (4), Dichtelement (5), Druckkappe (6), Hebel (7), in gespannter Stellung II, mit der Unterkante (9) der Druckkappe (6) auf der oberen äußeren Randfläche (10) des Dichtelementes (5) aufliegend und gegen die Trägerfläche „A" pressend aufgrund des Unterdruckes (DU) in der Kammer (11) welcher das Dichtelement (5) mit dem Sauger (1) in Richtung „X" presst.
5: Sauger mit Druckkappe und Hebelaktivierung perspektivisch
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Saughalters mit Hebelaktivierung. Der um die Achse (8) drehbare Hebel (7) würde bei einem Verschwenken um 90° in die Senkrechte den Schaft (3) aus der Druckkappe (6) ziehen und hierauf eine Kraft ausüben, welche sich von deren Unterkante (9) auf die äußere Randfläche (10) des Dichtelementes (5) überträgt.
6: Sauger mit drehbarer Druckkappe
6 zeigt die perspektivische Ansicht einer zur Aktivierung der Haftung drehbaren Druckkappe (6) mit einer in dieser Ausführungsform bolzenförmigen Anordnung (12) zur Befestigung von Gegenständen. Das Dichtelement (5) ist ummantelt und nach unten zur Trägerfläche offen. Die Unterkante (9) der Druckkappe (6) wirkt auf die äußere Randfläche (10) des Dichtelementes (5).
7: Sauger mit drehbarer Druckkappe in entspanntem Zustand im Halbschnitt
7 zeigt einen entspannten Sauger (1) mit drehbarer Druckkappe (6) und einer Betätigung des Schaftes (3) mittels einer umlaufenden schiefen Ebene, in Form eines Gewindes (13). Das bezeichnete Detail „W" verweist auf die Bezeichnungen in 8 die dort in der Vergrößerung dargestellt sind: Übergangszone (2), Saugerplatte (4), Dichtelement (5) mit äußerer Randfläche (10) sowie Unterkante (9) der Druckkappe (6).
8: Detailansicht des Bereiches des Dichtelementes
8 zeigt einen Detailausschnitt des Bereiches der Auflage des Dichtelementes (5) an der Trägerfläche „A".
In einer besonderen Ausführung der Anordnung ist hier die Einfassung des Dichtelementes (5) mit einer Umhüllung (14) welche lediglich zur Auflagefläche „A" hin offen ist. Die Umhüllung (14) besteht – in der besonderen Kombination der Anordnung mit einer drehbaren Druckkappe (6), welche mit ihrer Unterkante (9) auf die äußere Randfläche (10) der Dichtanordnung (15), bestehend aus Dichtelement (5) und seiner Umhüllung (14) drückt – vorzugsweise aus einen besonders gleitfähigen Material um den Einsatz eines zusätzlich zu produzierenden, gleitenden Zwischenelementes zu vermeiden.
9: Sauger mit drehbarer Druckkappe im gespannten Zustand im Halbschnitt
9 zeigt einen gespannten Sauger (1) mit drehbarer Druckkappe (6) und einer Betätigung des Schaftes (3) mittels einer umlaufenden schiefen Ebene, in Form eines Gewindes (13) in Richtung „Z" mit der Wirkung der Verformung der Saugerplatte (4). Aufgrund des sich in der Kammer (11) bildenden Unterdrucks „DU" drückt die Unterkante (9) der Druckkappe (6) auf die äußere Randfläche (10) der Dichtanordnung (15) bestehend aus Dichtelement (5) und seiner Umhüllung (14) – in Richtung „X". Bezeichnet sind ebenfalls die Übergangszone (2) zwischen der Saugerplatte (4), der Trägeroberfläche „A" sowie des Dichtelementes (5) und der bolzenförmigen Anordnung (12) zur Befestigung von Gegenständen.
10: Druckkappe mit getrennter Auslöseverschraubung im Halbschnitt von vorn
10 zeigt eine Druckkappe (6) mit einer lose aufgesetzten Auslöseverschraubung (16) bestehend aus einer bolzenförmigen Anordnung (12) mit Gewinde (13). Durch eine Drehbewegung der Auslöseverschraubung (16) kann eine axiale Bewegung – in Richtung „A" – eines hierzu relativ nicht mitdrehenden Gegenstückes erreicht werden, ohne dass die Druckkappe (6) eine Torsionsneigung um die Zentrumsachse „V" erfährt. Diese Art der Ausgestaltung der Entwicklung kann in Kombination mit den vorgenannten Dichtelementen eine Torsionswirkung auf die Dichtung und angrenzende Elemente verhindern und den Einsatz von Gleitelementen vermeiden.
11: Sauger mit umschließenden Dichtelement im Halbschnitt von vorn
11 zeigt einen Sauger (1) und ein Dichtelement (5) in besonderer Variante. Das umlaufende Dichtelement (5) besitzt zur Saugerplatte (4) hin einen offenen C-förmigen Querschnitt, welcher die Saugerplatte (4) an mindesten drei Flächen (a, b, c) berührt und/oder umschließt.
12: Dichtelement mit konzentrisch angeordneten Lamellen im Halbschnitt von vorn
12 zeigt eine besondere Ausgestaltung eines Dichtelementes (5) mit auf der Berührungsseite zur Trägerfläche konzentrisch angeordneten Lamellen (17), welche in ihrer Gemeinschaft eine Labyrinthdichtung zum Untergrund bilden.

Claims

Vorrichtung zum befestigen an Trägerflächen bestehend aus mindestens einem Saugnapf der aus einem oder mehreren Materialien gefertigt ist, dessen Formgebung mindestens eine Zone – gebildet durch Verringerung der Materialstärke im Bereich der Dichtfläche zur Trägerfläche – sowie mindestens einer Zone gebildet durch Materialanhäufung und/oder Versteifungen zur Speicherung des Unterdruckes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen Saugnapf und seiner angrenzenden Umgebung durch eine zusätzliche Einrichtung gegen Gasdurchlass abgedichtet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Saugnapf angrenzende Umgebung die Trägerfläche des angrenzenden Materials ist, und die zusätzliche Einrichtung die äußeren Berührungsbereiche zwischen Saugnapf und Trägerfläche abdichtet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Dichtelement ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement zwischen Saugnapf und Trägerfläche angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement außen um den Saugnapf angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement außen um den Sauger angeordnet ist und von Teilen des Saugers überdeckt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement angeformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement eingelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement am Saugnapf befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Einrichtung und/oder das Dichtelement aus einem Material besteht, welches um ein Vielfaches weicher und/oder elastischer ist als das Material des Saugnapfes.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der zusätzlichen Einrichtung und/oder des Dichtelementes eine Shore-Härte von kleiner 18 (ShoreA) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der zusätzlichen Einrichtung und/oder des Dichtelementes eine Shore-Härte von kleiner 10 (ShoreA) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der zusätzlichen Einrichtung und/oder des Dichtelementes eine Shore-Härte von kleiner 6 (ShoreA) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung und/oder das Dichtelement aus einem Niederschlag aus kolloider Lösung besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Einrichtung und/oder das Dichtelement aus einem Gel besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der zusätzlichen Einrichtung und/oder des Dichtelementes gasgefüllt, insbesondere geschlossenzellig geschäumt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das die Füllung aus einem Gas besteht, welches eine Diffusion von Umgebungsluft zum Saugnapf unterbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der zusätzlichen Einrichtung und/oder des Dichtelementes transparent ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Verhalten des Materials der zusätzlichen Einrichtung und/oder des Dichtelementes adhäsiv ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das adhäsive Material gekapselt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung mittels eines Films ausgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung mindestens einseitig offen, insbesondere zur Trägerfläche hin, ausgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die einer möglichen Druckkappe anliegenden Flächen der Kapselung mit hohen Gleiteigenschaften ausgerüstet wird.
Vorrichtung nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement zumindest an seiner, der Trägerfläche anliegenden, Fläche eine Querschnittskontur zur Bildung einer Lamellen- und/oder Labyrinthdichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Saugnapf angrenzende Umgebung die Umgebungsluft ist, und die zusätzliche Einrichtung die äußeren Berührungsbereiche zwischen Saugnapf und Umgebungsluft abdichtet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Einrichtung ein film- oder schichtartig auf- oder eingebrachtes Material ist, welches die Diffusion von Umgebungsluft in den Saugnapf verhindert.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Saugnapfes zur Verbesserung des Kraftspeichervermögens um ein Vielfaches härter als das Dichtmaterial eingestellt wird, insbesondere mit einer Shore-Härte von größer 60 (Shore A).
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Saugnapf ein Werkstoffaufbau, insbesondere ein Aufbau ähnlich der PET-Verpackung, gewählt wird, welcher eine Gasdiffusion verhindert.