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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters, insbesondere
eines Druckbehälters,
mit einem Fluid, vorzugsweise einem Lack, Farbmittel oder einer
sonstigen bei der Oberflächenbeschichtung
zum Einsatz kommenden Substanz.
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Vorrichtungen
der in Rede stehenden Art sind seit Jahren aus der Praxis bekannt.
Verschiedenste Behälter
lassen sich mittels derartiger Vorrichtungen mit einem Fluid, insbesondere
einem Aerosol, befüllen
und/oder auffüllen.
Beispielsweise im Farb- und Lackierbereich, im Kosmetik- und Körperpflegebereich
und dergleichen kommen derartige Behälter zum Einsatz, um ein darin
bereitgehaltenes Fluid zum jeweiligen Einsatzzweck in geeigneter Weise
auszubringen, was insbesondere bei der Beschichtung jedweder Flächen oder
Körper
sinnvoll sein kann. Der Behälter
steht zu diesem Zweck zumeist unter Druck, wobei das Fluid durch
eine Behälteröffnung,
die beispielsweise in einen mittels Ventil zu betätigenden
Sprühkopf
integriert sein kann, aus dem Behälter ausgebracht, insbesondere
ausgesprüht
wird.
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In
der Praxis besteht ganz allgemein, insbesondere bei professionellen
Anwendern, der Bedarf, den zum Einsatz kommenden Behälter selbst
mit dem Fluid befüllen
zu können,
diesen nach Verbrauch des Fluids wiederzubefüllen und/oder ein Fluid zu
bereits im Behälter
befindlichem Fluid hinzuzufügen.
Dementsprechend sind im Handel Druckbehälter, beispielsweise Aerosol-Dosen
erhältlich,
die werkseitig zunächst
lediglich Treib- und Lösemittel enthalten.
Erst der Kunde oder der Händler
bringt später – ganz nach
Bedarf – beispielsweise
einen Lack der gewünschten
Farbe und Menge in die Aerosol-Dose ein. Die individuelle Dosierung
ermöglicht eine
beliebige Mischung unterschiedlicher Grundfarben miteinander. Weiterhin
können
auf Wunsch Teilbefüllungen
durchgeführt
werden. Die Möglichkeit der
Wiederbefüllung
und/oder Teilbefüllung
der Aerosol-Dosen spart oftmals Kosten in erheblichem Maße ein.
Bei mehrfachem Verwenden eines Behälters ergibt sich ferner eine
verringerte Umweltbelastung.
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Da
die zum Einsatz kommenden Behälter zweckmäßigerweise
unter Druck stehen, werden zum Befüllen der Behälter spezielle
Vorrichtungen verwendet. Diese werden jeweils an den zu befüllenden
Behälter
angeschlossen und bringen einen den Innendruck der Aerosol-Dose übersteigenden
Gegendruck auf, um so das Fluid in den Behälter zu drücken.
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Bei
derartigen bekannten Vorrichtungen tritt jedoch der nachteilige
Effekt auf, dass einzelne Funktionselemente der Vorrichtung stark
verschmutzen. Insbesondere wenn – wie in der Praxis üblich – mit ein
und derselben Vorrichtung verschiedenfarbige Lacke oder dergleichen
abgefüllt
werden, ist stets eine sorgfältige
Reinigung bei jedem Farbwechsel nötig, um die Farbqualität nicht
zu beeinträchtigen. Dazu
ist in der Regel die Demontage sämtlicher
mit dem Fluid in Kontakt kommender Funktionselemente der Vorrichtung
nötig,
was einen erheblichen Aufwand darstellt. Die Reinigung ist nicht
nur bei Farbwechseln nötig,
sondern ebenfalls erforderlich, wenn aus anderem Grund eine Vermischung
nacheinander abgefüllter
Fluide vermieden werden soll. Weiterhin sind bekannte Vorrichtungen
stets zu reinigen, bevor diese über
längere
Zeit nicht benutzt werden, allein um ggf. ein Anhaften oder Verkleben
beweglicher Funktionselemente zu vermeiden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden,
dass sich mit dieser der Behälter
auf komfortable und einfache Weise befüllen lässt, gleichzeitig jedoch das
bislang nötige
Reinigen der Vorrichtung – beispielsweise
bei einem Farbwechsel des Fluids – weitestgehend entfällt. Weiterhin
soll ein sicherer Betrieb der Vorrichtung gewährleistet sein.
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Erfindungsgemäß wird die
voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1
gelöst.
Danach ist die in Rede stehende Vorrichtung gekennzeichnet durch
eine einen druckfesten Außenbehälter und
einen in den Außenbehälter vorzugsweise
formschlüssig
passenden Innenbehälter umfassende
Druckeinrichtung zum Hineindrücken des
Fluids in den Behälter,
wobei der Innenbehälter zur
Aufnahme des Fluids dient und einen unmittelbaren Kontakt des Fluids
zum Außenbehälter ausschließt.
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In
erfindungsgemäßer Weise
ist zunächst
erkannt worden, dass es zum Befüllen
eines Behälters, insbesondere
eines Druckbehälters,
mit einem Fluid nötig
ist, das Fluid mit einem gewissen Druck zu beaufschlagen, der das
Fluid in den Behälter
drückt, wobei
ein ggf. in dem Behälter
vorherrschender Innendruck zu überwinden
ist.
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Da
sich bei herkömmlichen
hierbei zum Einsatz kommenden Vorrichtungen die bereits beschriebenen
Nachteile der Verschmutzung und des damit verbundenen Reinigungsaufwands
ergeben, ist in erfindungsgemäßer Weise
die Idee entwickelt worden, zum Befüllen eine Druckeinrichtung
zu verwenden, die einen druckfesten Außenbehälter und einen in den Außenbehälter vorzugsweise
formschlüssig
passenden Innenbehälter
umfasst. Durch eine derartige Druckeinrichtung wird erfindungsgemäß eine vorteilhafte
funktionale Trennung realisiert.
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Demnach
kommt dem Außenbehälter vorrangig
die Funktion zu, den beim Befüllen
auftretenden, ggf. hohen Druck aufzunehmen. Die Druckaufnahme erfolgt
dabei auf technisch günstige
Weise, indem der Innenbehälter
hinsichtlich dessen Form an den Außenbehälter angepasst ist, nämlich in
diesen passt. Eine besonders sichere und druckstabile Aufnahme des
Innenbehälters
im Außenbehälter lässt sich
erzielen, wenn es sich dabei um eine formschlüssige Passung handelt. Der
Außenbehälter nimmt
aufgrund der Passung den im Innenbehälter entstehenden Druck gleichmäßig auf
und ist zweckmäßigerweise
entsprechend den zu erwartenden Kräften dimensioniert. Dem Innenbehälter kommt
dagegen die Funktion zu, das Fluid aufzunehmen und einen unmittelbaren
Kontakt des Fluids zum Außenbehälter auszuschließen.
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Durch
diese erfindungsgemäße Ausbildung der
Druckeinrichtung, bei welcher ein das Fluid aufnehmender Innenbehälter im
Sinne eines „Inlets" in einem druckfesten
Außenbehälter angeordnet
ist, ergeben sich unterschiedliche Vorteile. So ist auf zuverlässige Weise
gewährleistet,
dass durch Aufnahme des Fluids in dem Innenbehälter lediglich der Innenbehälter, nicht
aber der Außenbehälter mit
dem Fluid in Kontakt gerät.
Als Folge wird der Außenbehälter beim
Befüllen
nicht verschmutzt, so dass dessen anschließende Reinigung entfällt. Der
Innenbehälter hingegen
kann nach Durchführen
der Befüllung
einfach ausgetauscht und/oder entsorgt werden.
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Der
Innenbehälter,
der direkt mit dem Fluid in Kontakt steht, ist demnach vorzugsweise
als einfach auszutauschendes Bauteil konzipiert, welches sich bei
Bedarf – beispielsweise
einem Farbwechsel – auf einfache
Weise austauschen lässt.
Je nach Einsatzgebiet kann der Benutzer demnach verschiedene Innenbehälter („Inlets") für verschiedene
Farbtöne
oder Sorten von Fluiden bereithalten, die sich für den jeweiligen Einsatzzweck
in den Außenbehälter einsetzen
lassen. Die Vorrichtung lässt
sich dadurch einfach und sicher bedienen.
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Aufgrund
der erfindungsgemäß realisierten Druckaufnahme
durch den Außenbehälter kann
der Innenbehälter
kostengünstig,
beispielsweise dünnwandig
und/oder aus einem einfach zu verarbeitenden Material hergestellt
und somit als Wegwerfteil konzipiert sein. Die durch die entfallende
Reinigung eingesparten Kosten überwiegen
jedenfalls deutlich gegenüber
den Herstellkosten des Innenbehälters. Neben
einem geringeren Bedienungs- und Reinigungsaufwand ergibt sich für den Benutzer
daher weiterhin eine Kosteneinsparung.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung weist bzw. weisen
der Außenbehälter und/oder
der Innenbehälter
eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf. Eine zylindrische
Grundform bietet zunächst
einmal den Vorteil, dass schon bei geringer Wandstärke verhältnismäßig große Druckkräfte aufgenommen
werden können.
Außerdem
lässt sich
eine derartige Formgebung mit vielen Werkstoffen (Metallen, Kunststoffen,
Keramiken) kostengünstig
realisieren. Während
eine Fertigung lediglich des Außenbehälters oder
lediglich des Innenbehälters
in zylindrischer Grundform denkbar ist, sind in einer besonders
vorteilhaften Weiterbildung der Außenbehälter und der Innenbehälter im
Wesentlichen zylindrisch geformt. Die bevorzugte formschlüssige Passung
von Innen- und Außenbehälter lässt sich
so besonders günstig
realisieren.
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Zweckmäßigerweise
ist die Druckeinrichtung derart gestaltet, dass der Innenbehälter in
den Außenbehälter einschiebbar
ist. Dies lässt
sich dadurch umsetzen, dass der Außenbehälter eine Öffnung zum Einführen des
Innenbehälters
aufweist. Sind die beiden Behälter – wie im
vorigen Absatz beschrieben – im
Wesentlichen zylindrisch geformt, kann so auf besonders einfache
Weise eine formschlüssige
Passung der Behälter
ineinander geschaffen werden. In weiterhin vorteilhafter Weise stehen
dabei die einander zugewandten Wandflächen von Außen- und Innenbehälter weitestgehend
miteinander in Kontakt. Die auf den Innenbehälter wirkenden Druckkräfte werden
dann unmittelbar auf den druckfesten Außenbehälter weitergegeben, der diese
aufgrund geeigneter Materialwahl und/oder geeigneter Auslegung – und damit
ausreichender Festigkeit – problemlos
aufnehmen kann. Im Ergebnis ist so sichergestellt, dass der Innenbehälter auch
bei hohem Innendruck vor starker Verformung geschützt ist,
gleichzeitig jedoch – bei
Druckentlastung – ein
einfacher und damit komfortabler Austausch des Innenbehälters möglich ist.
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Zum
Ausbringen des Fluids aus der Druckeinrichtung weisen zweckmäßigerweise
der Außenbehälter und
der Innenbehälter
jeweils zumindest eine Auslassöffnung
auf. Dazu könne
eine Auslassöffnung
des Innenbehälters
derart angeordnet sein, dass diese mit einer Auslassöffnung des
Außenbehälters in
Deckung liegt. Aus dem Innenbehälter
austretendes Fluid kann so auf einfache Weise aus der Druckeinrichtung
entweichen, ohne mit dem Außenbehälter in
Kontakt zu geraten.
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Eine
günstige
Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass am Außenbehälter ein
Kupplungsabschnitt ausgebildet ist, der zum Anschluss des Behälters dient.
Dieser Kupplungsabschnitt könnte
bevorzugt in der Nähe
der Auslassöffnung
liegen. Ganz allgemein gewährleistet
ein derartiger Kupplungsabschnitt, dass der Behälter beim Befüllen gegenüber der
Vorrichtung fixiert ist, um trotz des dabei vorherrschenden Drucks
die nötige
Dichtheit und Betriebssicherheit zu gewährleisten. Der Kupplungsabschnitt am
Außenbehälter weist
zweckmäßigerweise
eine weitestgehend komplementäre
Formgebung zu einem als am Behälter
ausgebildeten Kupplungsabschnitt auf, so dass bspw. durch Form-
und/oder Kraftschluss auf einfache und schnelle Weise ein Anschluss
erfolgen kann. Im einfachsten Fall kommt eine Steckverbindung, Schraubverbindung
oder dgl. zum Einsatz, wobei zur Gewährleistung einer Arretierung
im angeschlossenen Zustand zusätzlich
geeignete Maßnahmen,
insbesondere eine Ausführung
als Bajonett-Verschluss
oder sonstige Verriegelung, vorgesehen sein können. In einer günstigen
Ausführung der
Vorrichtung verläuft
der Kupplungsabschnitt umfänglich
um die Auslassöffnung
des Außenbehälters. Durch
den umfänglichen
Verlauf des Kupplungsabschnitts kann – bei entsprechender Gestaltung – ein rohrartiger
Anschluss an den Behälter
geschaffen werden, wodurch ein mechanisch günstiger allseitiger Halt und
einfache Abdichtungsmöglichkeiten
gegeben sind.
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Am
Kupplungsabschnitt können
Mittel zur Abdichtung und/oder Arretierung des Behälters gegenüber dem
Außenbehälter vorgesehen
sein, wobei allgemein übliche
Maßnahmen
zum Einsatz kommen können.
Konstruktiv günstig
lässt sich
eine Arretierung mit gleichzeitiger Abdichtungwirkung erzielen, wenn
am Kupplungsabschnitt des Außenbehälters eine
Nut für
einen Dichtring, Federring und/oder dgl. ausgebildet ist. Eine derartige
Nut könnte
vorzugsweise außenumfänglich ausgebildet
sein, wobei ein in der so gebildeten Ringnut angeordneter Federring durch
Zusammenwirken mit einer am Behälter
komplementär
dazu – also
innenumfänglich – ausgebildeten
Nut oder Vertiefung eine Arretierung und Abdichtung der Verbindung
erzielt wird.
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In
einer günstigen
Weiterbildung der Vorrichtung ist an der Auslassöffnung des Innenbehälters ein
Auslassrohr zum Ausbringen des Fluids angeordnet. Das Auslassrohr
kann mit dem Innenbehälter stoffschlüssig oder
auf sonstige Weise verbunden sein, wobei sich durch eine bevorzugte
integrale Ausführung
mit dem Innenbehälter
hinsichtlich Festigkeit und Dichtheit besondere Vorteile ergeben.
Vorrangiger Zweck des Auslassrohres ist es, im Bereich der Auslassöffnung sicherzustellen,
dass beim Befüllen des
Behälters
ein Kontakt des Fluids mit dem Außenbehälter ausgeschlossen ist. Das
Auslassrohr leitet daher das Fluid vom Innenbehälter direkt zu einem Einfüllbereich
des Behälters.
Zur genauen Dosierung kann am Auslassrohr ein Sperrventil oder dgl.
angeordnet sein.
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Insbesondere
bei Verwendung der Vorrichtung zum Befüllen standardisierter Druckbehälter, bspw.
so genannter „Sprühdosen" zum Lackieren von
Fahrzeugen, Karosserieteilen und dergleichen, weist der zu befüllende Behälter bereits
einen über dem
Atmosphärendruck
liegenden Innendruck auf. Daher ist im Sprühkopf derartiger Behälter in
der Regel ein Ventil angeordnet. Zum weiteren Befüllen des Behälters ist
es notwendig, dieses Ventil zu betätigen, was bei einer vorteilhaften
Weiterbildung der Vorrichtung dadurch gewährleistet sein kann, dass ein
dem Innenbehälter
abgewandtes Ende des Auslassrohrs in einen Bereich des Behälters hineinragt. Durch
dieses Ende des Auslassrohres könnte
beispielsweise ein am Behälter
vorgesehenes Ventil betätigt
werden. Das Ende des Auslassrohrs, das also dem Behälter zugewandt
ist, weist demnach zweckmäßigerweise
eine Länge
und Form auf, die bei Anschluss des Behälters an die Vorrichtung eine
Ventilbetätigung
auslöst.
Das Ende des Auslassrohres stößt dann
beispielsweise auf eine Ventilwarze, wodurch der Strömungskanal
freigegeben ist. In anderen Fällen
kann das Ende spitz geformt sein und zum Einstechen in eine Oberfläche oder
für sonstige
Zwecke genutzt werden.
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Das
Ausbringen des Fluids aus dem Innenbehälter erfolgt durch Druckbeaufschlagung.
Um zu gewährleisten,
dass das Fluid verlustfrei in den Behälter gelangt, sollte das Auslassrohr
eine möglichst dichte
Verbindung zum Behälter
herstellen. Konstruktiv lässt
sich dies günstig
realisieren, indem an dem Auslassrohr ein Kontaktbereich zur Anlage
an eine Einfüllöffnung am
Behälter
ausgebildet ist. Beim Befüllen
des Behälters
liegt dieser Kontaktbereich dann an der Einfüllöffnung des Behälters an,
wobei sich bspw. durch zusätzliche
Anpressung eine gewünschte
Abdichtwirkung erzielen ließe.
Neben einer verbesserten Abdichtwirkung kann der Kontaktbereich
den Anschluss des Behälters
an die Vorrichtung begünstigen,
wenn dieser zumindest abschnittsweise konisch geformt ist. Durch
eine konische Ausbildung des Kontaktbereichs ergibt sich beim Anschluss
des Behälters
eine vorteilhafte Selbstzentrierung, wodurch ebenfalls die Abdichtwirkung
erhöht wird.
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Ganz
unabhängig
von der sonstigen Gestaltung der Vorrichtung weist die zum Einsatz
kommende Druckeinrichtung in vorteilhafter Weise eine Zylinder-Kolben-Anordnung auf. Dazu
ist dem Innenbehälter
ein Kolben zugeordnet, durch dessen Hub der zum Ausbringen des Fluids
nötige
Druck erzeugt wird. Die Betätigung
des Kolbens kann auf unterschiedliche Weisen, beispielsweise mechanisch, elektromechanisch,
hydraulisch und/oder pneumatisch erfolgen, wobei der Antrieb vorzugsweise
durch einen mit dem Kolben verbundenen Stempel realisiert ist. Die
Zylinder-Kolben-Anordnung könnte
den Druck auf das Fluid prinzipiell durch Kolbendruck oder Kolbenzug
erzeugen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist
die Auslassöffnung
des Innenbehälters
am Zylinderkopf ausgebildet. Um ein problemloses Einführen des
Kolbens in den Innenbehälter
zu ermöglichen,
weist der Innenbehälter
am Zylinderfuß eine
Einführöffnung für den Kolben
auf. Diese Einführöffnung könnte – bei entferntem
Kolben – weiterhin
zum Befüllen
des Innenbehälters
genutzt werden.
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Zur
effektiven Arbeit der Zylinder-Kolben-Anordnung sollte zwischen
dem sich bewegenden Kolben und dem als Zylinder dienenden Innenbehälter eine
geeignete Abdichtung geschaffen sein. Diese lässt sich bspw. durch entsprechend
bemessene Kolbenringe realisieren, kann auf besonders vorteilhafte Weise
jedoch auch dadurch erreicht werden, dass der Kolben gegenüber dem
Innenbehälter
ein gewisses Übermaß aufweist.
Ist bzw. sind der Kolben und/oder der Innenbehälter aus einem entsprechend elastischen
Material gefertigt, so tritt bei Einführen des Kolbens in den Innenbehälter an
einem oder beiden dieser Bauteile eine geringfügige elastische Verformung
auf, wodurch sich eine gegenseitige Anpressung mit vorteilhafter
Abdichtwirkung ergibt.
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In
günstiger
Ausführung
weist dabei die an den Innenbehälter
umfänglich
angrenzende Außenfläche des
Kolbens in Umfangsrichtung eine Profilierung auf, vorzugsweise ein
V-Profil, U-Profil, W-Profil oder dergleichen. Durch eine derartige
Profilierung der Kolbenaußenfläche kann
insbesondere in Zusammenwirkung mit elastischem Materialverhalten eine
federnde, sich günstig
an den Innenbehälter
anschmiegende Dichtlippe geschaffen werden.
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Prinzipiell
unabhängig
von der Materialwahl, insbesondere jedoch bei einer Herstellung
aus Kunststoff, bietet es sich an, den Kolben als Hohlteil mit geschlossenem
Kolbenboden auszubilden, wobei zur Versteifung des Kolbens in diesem
radial verlaufende Verstärkungsstreben
ausgebildet sein können. Eine
Ausführung
als Hohlteil spart Material und Gewicht.
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Einige
der genannten Effekte lassen sich insbesondere erzielen, wenn der
Innenbehälter und/oder
der Kolben aus Kunststoff, vorzugsweise spritzgusstechnisch, hergestellt
ist bzw. sind. Kunststoffe, bspw. Polypropylen, bieten den Vorteil,
sich auf einfache Weise auch in komplizierte Formen bringen zu lassen,
weisen eine ausreichende Elastizität auf und lassen sich in großer Stückzahl insbesondere im
Spritzguss kostengünstig
herstellen.
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Der
Innenbehälter
muss zur Gewährleistung seiner
Funktion präzise
gearbeitet sein. Dies betrifft zum einen die Innenwand des Innenbehälters, wenn diese
als Gleitfläche
für den
Kolben dient. Des Weiteren ist eine exakte Fertigung der Auslassöffnung des Innenbehälters, insbesondere
eines ggf. daran ausgebildeten Auslassrohres nötig, um den sicheren Anschluss
an den Behälter
zu gewährleisten.
Da es sich bei dem Innenbehälter
vorzugsweise um ein Austausch- oder Wegwerfteil handelt und das
abragende Auslassrohr bereits beim Transport bzw. der sonstigen
Handhabung beschädigt
werden könnte,
sieht eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung vor, dass sich
der Kolben während
des Transports oder der Lagerung des Innenbehälters zum Schutz auf dem Auslassrohr
befestigen lässt.
Konstruktiv kann dies dadurch realisiert werden, dass der Kolben
einen Kolbenfuß aufweist,
der zur Befestigung des Kolbens an einem Funktionselement dient,
wobei es sich bei dem Funktionselement um eine Betätigungseinheit
des Kolbens und/oder das Auslassrohr handeln kann. Der derartig
vorgesehene Kolbenfuß könnte zur
vorzugsweise form- oder kraftschlüssigen Befestigung des Kolbens
und ggf. zum Schutz des Auslassrohrs domförmig ausgebildet sein, wobei
im Fall der Befestigung des Kolbens an dem Auslassrohr der Kolbenfuß das Auslassrohr
vorzugsweise einen daran ausgebildeten Steg kontaktiert.
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Insgesamt
ist es vorteilhaft, den Innenbehälter
und/oder den Kolben so zu gestalten, dass diese sich auf einfache
Weise austauschen lassen. Zu diesem Zweck könnte es sich bei diesen Teilen
in vorteilhafter Weise um reine Steck- oder Clips-Teile handeln,
die sich ohne Einsatz von Werkzeug ein- bzw. ausbauen lassen.
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In
weiterhin vorteilhafter Weise sind an einzelnen Komponenten der
Vorrichtung, insbesondere an Kanten des Außenbehälters, Innenbehälters, Kolbens
und/oder Adapters Phasen ausgebildet. Diese könnten im Sinne einer Einführhilfe
die Montage einzelner Komponenten erleichtern und/oder könnten ein
Verkanten zueinander bewegender Bauteile im Betrieb wirksam verhindern.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch
1 nachgeordneten Patentansprüche
und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit
der Erläuterung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In
der Zeichnung zeigen
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1a ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Querschnitt,
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1b die
Vorrichtung aus 1a in Seitenansicht mit teilweise
dargestelltem Behälter,
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2a den
Innenbehälter
der Vorrichtung aus 1a aus Sicht der Auslassöffnung,
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2b den
Innenbehälter
aus 2a in Querschnittsansicht,
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3 den
Außenbehälter der
Vorrichtung aus 1a in Querschnittsansicht,
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4a den
Kolben der Vorrichtung aus 1a in
Seitenansicht,
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4b den
Kolben aus 4a in Querschnittsansicht,
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5a den
Adapter der Vorrichtung aus 1a in
Querschnittsansicht,
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5b den
Adapater aus 5a in Seitenansicht.
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6a den
Innenbehälter
mit aufgestecktem Kolben in perspektivischer Ansicht,
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6b den
Innenbehälter
mit aufgestecktem Kolben in Querschnittsansicht.
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Die 1a und 1b zeigen
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in
verschiedenen Ansichten. Während 1a die Vorrichtung 1 im
Querschnitt zeigt, ist 1b eine Seitenansicht, die ergänzend einen
Kopfabschnitt eines zu befüllenden
Behälters 2 zeigt,
um den Zweck und die Funktionsweise der Vorrichtung zu veranschaulichen.
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Es
handelt sich bei dem zu befüllenden
Behälter 2 hier
beispielhaft um einen Druckbehälter,
insbesondere um eine mit einem Aerosol befüllbare Sprühdose, wie sie bspw. zum Lackieren
von Autoteilen verwendet wird. Werksseitig können in dem Behälter 2 bereits
Treib- und Lösemittel
enthalten sein, so dass in dem Behälter 2 ein überatmosphärischer Druck
vorherrscht. Der in 1b gezeigte Ausschnitt des Behälters 2 zeigt
insbesondere den Behälterkopf,
in dem ein – nicht
dargestelltes – Ventil
angeordnet ist, das die ebenfalls im Kopf des Behälters 2 ausgebildete Öffnung verschließt.
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Um
den Behälter 2 erstmalig
oder weiter zu befüllen,
was insbesondere zur dosierten Beigabe von farbigem Lack oder einer
sonstigen bei der Oberflächenbeschichtung
zum Einsatz kommenden Substanz gewünscht sein kann, wird der Behälter 2 mit dessen
Kopf an die Vorrichtung 1 angeschlossen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
der Vorrichtung 1 lässt
sich der Behälter 2 anschließend unter Druck
mit einem Fluid befüllen,
wobei nach Abschluss des Befüllvorgangs
eine Reinigung der Vorrichtung 1 nicht nötig ist,
sondern durch den einfachen Austausch des Innenbehälters 4 und
ggf. des Kolbens 5 ersetzt wird.
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Die
Vorrichtung 1 weist dazu eine Druckeinrichtung zum Hineindrücken des
Fluids in den Behälter 2 auf,
die im Wesentlichen aus einem druckfesten Außenbehälter 3 und einem Innenbehälter 4 besteht, der
formschlüssig
in den Außenbehälter 3 hineinpasst
und sich auf einfache Weise in den Außenbehälter 3 einschieben
bzw. aus diesem herausschieben lässt.
Das in den Behälter 2 zu
füllende
Fluid befindet sich zu Beginn des Befüllvorgangs im Innenbehälter 4,
wird jedoch beim Befüllen
mittels eines Kolbens 5 durch eine Auslassöffnung in
den Behälter 2 gedrückt. Im
hier gezeigten Fall handelt es sich sowohl bei dem Innenbehälter 4 als
auch bei dem Kolben 5 um günstig zu fertigende Kunststoffteile,
bspw. aus spritzgegossenem Polypropylen. Der Innenbehälter 4 kleidet
den Außenbehälter 3 im
Sinne eines „Inlets" an dessen Innenwänden vollständig aus,
wodurch ein unmittelbarer Kontakt des Fluids zum Außenbehälter 3 ausgeschlossen
ist.
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In 1a ist
der Kolben 5 in drei verschiedenen Phasen des Befüllvorgangs
dargestellt, zunächst außerhalb
des Innenbehälters 4,
dann bei Eintritt in den Innenbehälter 4 (siehe gestrichelte
Linie für
Bezugsziffer 5) und schließlich nach Abschluss des Befüllvorgangs
bei Erreichen des Zylinderkopfs (siehe weitere gestrichelte Linie
für Bezugsziffer 5).
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Durch
den Kolben 5 und den Innenbehälter 4 ist demzufolge
eine Zylinder-Kolben-Anordnung
realisiert, durch die sich der zum Befüllen des Behälters 2 nötige Druck
auf das Fluid aufbringen lässt.
Der Kolben 5 wird dazu mittels eines Stempels 7 betätigt, der über ein
Adapterstück 6 mit
dem Kolben 5 verbunden ist. Je nach Bedarf kann der Stempel 7 rein mechanisch
(per Handkraft, ggf. mittels einer Betätigungsmechanik), elektromechanisch,
hydraulisch und/oder pneumatisch angetrieben werden, was abhängig vom
praktischen Einsatzgebiet der Vorrichtung zweckmäßig sein kann. Die den Außenbehälter 3 und
den Innenbehälter 4 umfassende
Druckeinrichtung ist im vorliegenden Beispiel an einem Rahmen 8 befestigt,
um eine Fixierung zu gewährleisten.
Alternativ kann es sich bei dem Rahmen 8 um eine bewegliche
Einheit unterschiedlichster Art handeln, die sich verfahren, beispielsweise
schwenken oder heben lässt,
was im Rahmen einer automatisierten Abfüllung zweckmäßig sein
kann.
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In
den 2a und 2b ist
der Innenbehälter 4 im
Detail dargestellt. Demnach weist der Innenbehälter 4 im Wesentlichen
eine Zylinderform auf, wobei im kopfseitigen Bereich („Zylinderkopf") eine Auslassöffnung ausgebildet
ist. An der Auslassöffnung
ist ein Auslassrohr 41 angeordnet, das integral mit dem
Innenbehälter 4 ausgebildet
ist. Das Auslassrohr 41 weist ein dem Innenbehälter 4 abgewandtes
Ende 42 auf, an das sich ein Kontaktbereich 43 anschließt, der
zumindest teilweise konisch geformt ist. Beim Anschluss des Behälters 2 an
die Vorrichtung 1 sorgt der konische Abschnitt des Kontaktbereichs 43 für eine Zentrierung
beim Einführen
in eine Einfüllöffnung des
Behälters 2.
Weiterhin entsteht zum Ende des Anschlussvorgangs durch den Kontaktbereich 43 eine
gewisse Anpressung des Kontaktbereichs 43 an die Einfüllöffnung des
Behälters 2,
wodurch eine Abdichtung erzielt wird. Weiterer Effekt der dargestellten
Gestaltung des Innenbehälters 4 ist,
dass das Ende 42 des Auslassrohres 41 beim Anschlussvorgang
auf eine am Behälter 2 befindliche
Ventilwarze (nicht dargestellt) stößt, wodurch dessen Öffnung zur
Befüllung
des Behälters 2 freigegeben
wird. Zur Verstärkung
des Auslassrohres 41 sind Stege 44 um das Auslassrohr 41 angeordnet.
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Zum
erleichterten Einführen
des Kolbens 5 in den Innenbehälter 4 ist an dessen
fußseitiger
Innenkante eine Phase ausgebildet. Wie in 2a zu
sehen, ragen zwei Haltegriffe in gegenüberliegender Beziehung vom
Innenbehälter 4 ab.
Die Haltegriffe ermöglichen
ein leichtes Entfernen des Innenbehälters 4 aus dem Außenbehälter 3.
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3 zeigt
in Querschnittsansicht den Außenbehälter 3.
Es handelt sich hierbei um ein im Wesentlichen zylinderförmiges Bauteil,
das zur Aufnahme hoher Drücke
konzipiert ist und daher vorzugsweise aus Metall (Aluminium, Stahl,
oder dgl.) gefertigt ist. Da es sich um ein rotationssymmetrisches Bauteil
handelt, das zur Gewährleistung
sicherer Passung gegenüber
dem Behälter 2 und
dem Innenbehälter 4 genau
gearbeitet sein sollte, kann es sich hierbei um ein Drehteil handeln.
Der Außenbehälter 3 weist
ebenfalls eine Auslassöffnung
auf, die in 3 im rechten Teil der Darstellung
zu sehen ist. Die Auslassöffnung
des Außenbehälters 3 ist
derart dimensioniert, dass das Auslassrohr 41 des Innenbehälters 4 weitestgehend
formschlüssig
von dieser aufgenommen wird. Am auslassseitigen Bereich des Außenbehälters 3 ist
ein Kupplungsabschnitt 32 ausgebildet, der zum Anschluss
des Behälters 2 dient. Der
Kupplungsabschnitt 32 verläuft am Außenumfang um die Auslassöffnung des
Außenbehälters 3 und
umfasst im Wesentlichen eine Ringnut 31 und daran anschließend einen
geraden Abschnitt, der durch einen Absatz beendet wird. In die Ringnut 31 wird
ein Federring (nicht dargestellt) eingesetzt. Im angeschlossenen
Zustand ragt der Kupplungsabschnitt 32 in einen am Behälter 2 komplementär dazu ausgebildeten
Kupplungsabschnitt (nicht gezeigt) hinein, wobei sich aufgrund geeigneter
Passung und des Eingriffs des Federrings in eine am Behälter 2 innenseitig
ausgebildete Ringnut eine form- und kraftschlüssige Verbindung ergibt.
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Die 4a und 4b zeigen
den Kolben 5 in Seiten- bzw. Querschnittsansicht. Deutlich
zu sehen ist, dass die an den Innenbehälter 4 umfänglich angrenzende
Außenfläche des
Kolbens 5 in Umfangsrichtung in etwa ein U-Profil aufweist.
Da der Kolben 5 aus dem gleichen Material (Kunststoff)
wie der Innenbehälter 4 gefertigt
ist, werden durch das U-Profil zwei federnde Dichtlippen geschaffen,
die sich aufgrund eines gewissen Übermaßes des Kolbens 5 gegenüber dem
Innenbehälter 4 an
diesen anschmiegen. Eine hohe Abdichtwirkung ist die Folge.
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Mittig
des Kolbens 5 ist ein im Wesentlichen domförmiger Kolbenfuß 51 ausgebildet,
der mit zwei Seitenschlitzen versehen ist. Der Kolbenfuß 51 kann zur
Befestigung des Kolbens 5 am Adapaterstück 6, dem Stempel 7 oder
dgl. dienen. Alternativ oder ergänzend
kann der Kolbenfuß 51 in
vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, das Ende des Auslassrohres 41 beim
Transport oder der Lagerung des Innenbehälters 4 zu schützen. In
diesem Fall wird – wie
in 6a und 6b dargestellt – der Kolben 5 auf
das Auslassrohr 41 aufgesteckt, so dass das Ende 42 sowie
der Kontaktbereich 43 geschützt innerhalb des domförmigen Kolbenfußes 51 liegen.
Der Kolbenfuß 51 ist
vorzugsweise derart bemessen, dass dieser das Auslassrohr 41 lediglich
im Bereich der radial abragenden Stege 44 kontaktiert.
Das Ende 42 und der Kontaktbereich 43 sind daher
besonders geschützt.
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In
den 5a und 5b ist
schließlich
der Adapter 6 in Querschnitts- bzw. Seitenansicht dargestellt.
Es kann sich hierbei wie bei dem Außenbehälter 3 um ein metallisches
Bauteil handeln, insbesondere ein Drehteil aus Aluminium, Stahl
oder dergleichen. Zu sehen sind insbesondere eine für den Stempel 7 vorgesehene
Bohrung mit Innengewinde (linke Seite in 5a) sowie
ein zur Aufnahme des Kolbenfußes 51 dienender
Durchgang (rechte Seite in 5a).
-
Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil
der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
-
Schließlich sei
ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
lediglich zur Erörterung
der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Behälter
- 3
- Außenbehälter
- 31
- Ringnut
- 32
- Kupplungsabschnitt
- 4
- Innenbehälter
- 41
- Auslassrohr
- 42
- Ende
des Auslassrohrs
- 43
- Kontaktbereich
- 44
- Steg
- 5
- Kolben
- 51
- Kolbenfuß
- 6
- Adapter
- 7
- Stempel
- 8
- Rahmen