-
Mehrkammerapplikator, aufweisend ein Mehrkammerbehältnis zur Vorhaltung von mindestens zwei Teilkomponenten mit einer Vorrichtung zur Entnahme einer Mischung aus den Teilkomponenten.
-
Aus dem Stand der Technik kennt der Fachmann eine Vielzahl von Behältnissen mit zwei oder mehr Kammern, in denen sich Teilzubereitungen bis zur Mischung und Verwendung vorhalten lassen.
-
Diese Mehrkammerbehältnisse lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen. Behältnisse, in denen der Inhalt mehrerer Kammern vollständig vor der Ausgabe in einer großen Mischkammer gemischt wird und dann zur Verwendung bereitsteht (Mehrkammerbehältnis mit batchweiser Mischung vor Entnahme). Bespielhaft sind hier die
US 3809289 A ,
US 4682689 A oder
US 7097075 B genannt.
-
Eine zweite Gruppe sind Mehrkammerbehältnisse, bei denen die Entnahme der Teilzubereitungen aus den Kammern gleichzeitig erfolgt und die Teilkomponentenströme erst bei der Entnahme zusammengeführt und kontinuierlich vor der Ausgabe gemischt werden (Mehrkammerbehältnis mit kontinuierlicher Mischung direkt vor bzw.bei Ausgabe).
-
Die kontinuierliche Mischung bei der Ausgabe hat den Vorteil, dass nur so viel an Teilkomponenten gemischt wird, wie es für die benötigte Menge an gemischter Zubereitung (im Folgenden als „Mischung“ bezeichnet) nötig ist.
-
Dem Fachmann werden mit dem Stand der Technik unterschieliche Behältervarianten an die Hand gegeben, bei denen die gezielte Ausgabe einer Mischung möglich ist.
-
Aus der
US 2010091478 A und
DE 1457439 B sind Anordnungen von zwei Aerosolbehältern bekannt, die über eine Betätigungseinrichtung zur Öffnung der Ventile verfügen. In der Betätigungseinrichtung werden die Teilkomponentenstörme über einen statischen Mischer gemischt und dann über eine einzige Düse versprüht. Nach Beendigung des Spühvorganges verbleibt im Kanalsystem, insbesondere im statischen Mischer und der Düse, ein Rest der Mischung.
-
Aus der
US 5887761 A ist eine Triggerpumpe bekannt, die mittels zweier über einen Trigger gekoppelte Pumpen in der Lage ist zwei Teilkomponenten aus separaten Kammern zu fördern und gemischt auszugeben.
-
Über die
EP 2886625 A ,
EP 2204092 A und
EP 2597055 A erhält der Fachmann die Kenntnis über Mehrkammerbehältnisse, die separate Kammern aus flexiblen Beuteln, die von außen unter Druck gesetzt sind (Bag in Can System / Bag on Valve System). Diese einzelnen Beutel sind über separate Ventile verbunden. Über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung ist die Ausgabe einer Mischung der Teilkomponenten aus den Kammern möglich.
-
Neben den zuvor genannten Mehrkammerpackmitteln, bei denen jede Kammer über ein separates Ventil oder Pumpe verfügt, kennt der Fachman auch Systeme, in denen die Kammern so angeordnet sind, dass ihre Entleerung über ein gemeinsames Mehrwegeventil so erfolgt, das bei Betätigung nur eines Mehrwegeventils zwei Fluidströme in separaten nebeneinanderliegenden Kanälen oder konzentrisch ineinanderliegenden Kanälen gesteuert werden können. Beispielhaft seien hier die die
US 3389837 B,
US 3598292 B und
EP 2634111 A für konzentrisch aufgebaute Ventile und die
WO 2013130883 A und
US 3478933 B für Ventile mit nebeneinanderliegenden Kanälen genannt.
-
Alle diese Mehrkammerbehältnise mit kontinuierlicher Mischung vor bzw. bei Ausgabe haben einen großen Nachteil. Reagieren die Teilkomponenten in der Weise miteinander, dass sich Feststoffe, Gele oder hochviskose Pasten (im Folgenden als „Rückstand“ bezeichnet) bilden, so können die in den statischen Mischern und/oder Ausgabekanälen nach dem Entnehmevorgang verbliebenen Restmengen an Mischung sich verfestigen und den Mischer oder die Kanäle verstopfen. In der Regel ist das System dann verloren, denn die Rückstände (Feststoffe) können meist nicht bei einer neuen Nutzungsaufnahme herausgedrückt werden.
-
Bei zwei Komponenten-Klebstoffen (2K-Klebstoffe) wird daher oft nach einer Entnahme eine Reinigung von rückstandsbildender Mischung oder ein Austausch der Mischkammer und des Ausgabekanals nötig.
-
Dem Mangel an der unbeschränkten Weiterverwendung ohne Austausch und/oder Reinigung von Teilen galt es abzuhelfen.
-
Für den Fachmann überraschend war, dass ein Mehrkammerbehältnis umfassend die Merkmale des Anspruches 1 eine unbeschränkte Weiterverwendung ohne zusätzlich Reinigung oder Austausch von Bauteilen ermöglicht.
-
Vorteilhaft ist es, wenn der Ausgabekanal eine Mischkammer aufweist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Ausgabeöffnung ist.
-
Im Ruhezustand, bei dem keine Ausgabe einer Mischung erfolgt, ist der Kolben im Ausgabekanal bzw. in der Mischkammer in einer vorderen Position und verschließt dadurch die Öffnungen der einander gegenüberliegen Einlasskanäle in der Seitenwand des Ausgabekanals bzw. der Mischkammer. Der Kolben ist so gestaltet, dass er die Mischkammer komplett bis zur Ausgabeöffnung ausfüllt. Die Ausgabeöffnung wird durch die korrespondierende Gestaltung des Kolbens vollständig verschlossen.
-
Der Ausgabekanal ist vorteilhaft als ein- oder mehrteilige Baugruppe gestaltet, die mit dem Stem des Ventils oder mit dem Auslass einer oder mehrerer Pumpen verbunden ist. Der Ausgabekanal kann innerhalb des Spendekopfes vertikal beweglich sein, um zum Beispiel der Bewegung eines Ventils folgen zu können. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spendekopf auf der Oberseite eine Taste (Betätigungselement) auf. Wenn die Taste auf der Oberseite des Spenderkopfes niedergedrückt wird, wird auch die Baugruppe mit dem Ausgabekanal niedergedrückt. Dies führt auch zur Bewegung des Ventilstems oder einer Pumpe und dadurch zur Öffnung des Ventils oder zum Pumpen der Pumpe. Aus dem Stand der Technik sind bereits Betätigungselemente bekannt, die über Umlenkmechanismen eine Ausgabe ermöglichen.
-
In besonderen Ausführungsformen kann diese Simultanbewegung von Kolben und Ventil/Pumpe durch eine Hebelmechanik unterstützt sein.
-
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Taste beim Niederdrücken über ein oder mehrere Exzenternocken, die eine Steuerkurve ausbilden, auf eine federnd gelagerte Zugstange, die am anderen Ende mit dem Kolben verbunden ist wirkt. Alternativ wäre ein Hebelsystem mit Getriebe im Sinne der Erfindung. Durch diese Aufhängung wird beim Drücken der Taste der Kolben waagerecht von der Ausgabeöffnung weg bewegt. Die daraus resutierende Bewegung des Kolbens führt dazu, dass zunächst die Ausgabeöffnung freiggeben wird und im weiteren Bewegungsverlauf der Kolben die beiden Öffnungen der Einlasskanäle freigibt, die in der Mischkammer münden.
-
Die Mischkammer im Sinne der Erfindung ist der Abschnitt des Ausgabekanals, der zwischen der Ausgabeöffnung und dem Kolben gebildet wird, wenn sich der Kolben nicht in der Ruhestellung befindet. In der Mischkammer mischen sich die Teilkomponenten bevor die resultierende Mischung aus der Ausgabeöffnung austritt.
-
Durch die Einlasskanäle können die Teilkomponenten A und B in die Mischkammer strömen. Je nach Druck, Fließquerschnitt und Viskosität sowie der Mischbarkeit der beiden Teilkomponenten miteinander, findet eine mehr oder minder intensive Mischung statt. Die Mischung tritt dann durch die Ausgabeöffnung an der Vorderseite des Spenderkopfes aus. Durch das Verhältnis von Durchmesser der Einlasskanäle zur Größe der Mischkammer und zum Durchmesser der Auslassöffnung kann die Strömungsgeschwindigkeit beim Durchtritt durch die Auslassöffnung gesteuert werden und somit die Intensität der Mischung optimiert werden. Die Mischung der Teilkomponenten kann verbessert werden, wenn die Einlasskanäle so angeordnet sind, dass sich eine Wirbelströmung ausbildet, was erfindngsgemäß vorteilhaft ist.
-
Wenn die Taste auf der Oberseite entlastet wird, sorgt die Federkraft der Ventilfedern dafür, dass die Baugruppe wieder nach oben bewegt wird. Dadurch bewegt sich der Kolben über die Aufhängung - insbesondere Zugstange - wieder in Ihre Ausgangspositions zurück. Diese Bewegung des Kolbens zurück in Richtung Ausgabeöffnung führt zur Entleerung der Mischkammer über die Ausgabeöffnung und schlussendlich zum Verschließen der Einlassöffnungen der Mischkammer. Um die Mischkammer rückstandsfrei zu entleeren, muss der Kolben den Ausgabekanal formschlüssig ausfüllen. Unter formschlüssig ist im Sinne der Erfindng zu verstehen, dass zwischen Kolben und Ausgabekanalinnenwand keine Lücken bestehen, durch die das Zubereitungsgemisch am Kolben vorbeifließen kann. Vorteilhaft ist es daher, den Kolben mit einem geringen Übermaß auszustatten. Durch die Elastizität des Kolbens und/oder des Ausgabekanals wir durch das Übermaß eine wirkungsvolle Abdichtung erreicht.
-
Sollten die Kolben und/oder Ausgabekanal aus einem so unelastischen (z.B. Metall) oder zu elastischen Material (z.B. Silikonelastomer) aufgebaut sein, dass eine Abdichtung durch einen „Übermaßkolben“ nicht erreicht werden kann, so ist es vorteilhaft zur besseren Abdichtung des Kolbens gegenüber der Ausgabekanalinnenwand und/oder der Mischkammer, den Kolben mit Kolbenringen, ringförmigen Dichtungen, lamellenförmigen Dichtlippen, Lamellendichtungen und/oder gleichwirkenden Dichtmitteln zu versehen.
-
Sobald die Mischkammer entleert ist und der Kolben sich in der vordersten Position befindet, ist auch die Ausgabeöffnung verschlossen. Dadurch ist sichergestellt, dass in der Mischkammer keine Teilkomponenten verbleiben und miteinander reagieren und/oder eintrockenen und so zum Verstopfen oder verkleben des Ausgabekanals führen.
-
Es ist vorteilhaft in das Ausgabesystem eine Sicherheitsvorrichtung zu implementieren, welche die Ausgabe unterbindet, sobald eine Teilkomponente nicht mehr zur Verfügung steht.
-
Besonders vorteilhaft ist es, in einem oder mehreren Ausgabekanälen eine Sicherheitseinrichtung anzuordnen, die die Mischung von Teilkomponenten und den Austritt der Mischung der Teilkomponenten nur gestattet, wenn mindestens eine Teilkomponente zur Ausgabe zur Verfügung steht.
-
So kann durch eine solche Sicherheitseinrichtung, zum Beispiel wenn der Mehrkammerapplikator für kosmetische oder dermatologische Zubereitungen eingesetzt wird, verhindert werden, dass eine in reiner Form als hautunverträglich geltende Teilkomponente ungemischt appliziert wird. Einfachste Fallgestaltung ist die Applikation einer Mischung aus einer sehr sauren oder sehr basischen Teilkomponente mit einer Teilkomponente die den pH-Wert der Mischung auf einen hautverträglichen pH-Wert angleicht (Puffersystem). Ist die puffernde Teilkomponente aufgebraucht, so darf die saure bzw. basische Teilkomponente nicht allein appliziert werden.
-
Ein technisches Beispiel wäre ein Reaktivharzsystem (2-Komponentenklebstoff aus Harz und Härter), bei dem das Harz nicht ohne zugemischten Härter ausgegeben werden darf.
-
Diese Sicherheitseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Einrichtung, die durch Verschieben eines Bauteiles auf den hydraulischen Druck einer Komponente reagiert. Solange dieses Bauteil in der Ruheposition steht, blockiert es die Ausgabe der anderen Komponente. Dies kann durch das Verschließen des Kanals erfolgen oder durch Blockieren der Bewegung des Kolbens der Mischkammer erfolgen. Sobald der Druck im Kanal der Teilkomponente A ansteigt wird das Bauteil bewegt und gibt dadurch die Bewegung des Mischkammerkolbens oder den Querschnitt der Teilkomponente B frei.
-
Sollten beide Teilkomponenten im reinen, ungemischten Zustand kritisch sein, so kann man die Sicherheitsvorrichtung in beiden Kanälen implementieren. Dadurch wird dann der Kolben von beiden Teilkomponenten unabhängig voneinander blockiert. Erst wenn in beiden Knanälen durch die Teilkomponenten der Druck angestiegen ist, wird die Bewegung des Mischkammerkolbens freigegeben. Nur dadurch können die Teilkomponnenten in die Kammer einströmen und als Mischung durch die Ausgabeöffnung austreten.
-
Erfindungsgemäß lässt sich eine Sicherheitseinrichtung so gestalten, dass im Verbindungskanal (Kanal der eine Vorratskammer für eine Teilkomponente mit der Mischkammer verbindet) ein Sicherungskolben angeordnet wird. Wird im Verbindungskanal ein Druck aufgebaut, so bewegt sich der Sicherungskolben aus seiner Ruheposition in eine Aktivposition und gibt dadurch die Bewegung des Kolbens in der Mischkammer frei. Durch dann erfolgenden Rückzug des Mischkammerkolbens werden die Einlassöffnungen der Mischkammer freigegeben, wodurch die Teilkomponenten in die Mischkammer strömen können.
-
Anhand der schematischen Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Zur Vereinfachung wird der Aufbau und die Funktion jeweils an einem Mehrkammerbehältnis mit nur zwei Kammern erläutert. Dies soll sich jedoch nicht beschränkend auf die Erfindung auswirken. Analog zur Anordnung von zwei Kammern mit zwei Teilkomponenten lassen sich auch mehr als zwei Kammern mit mehr als zwei Teilkomponenten in dem erfindungsgemäßen Mehrkammerapplikator verwirklichen.
- 1 zeigt eine besondere Ausführungsform des Mehrkammerapplikators
- 2 bis 4 zeigen den Spendekopf in Explosionsarstellung aus unterschiedlichen Perspektiven
- 5a bis 5c zeigt schematisch die Kolbenbewegung im Spendekopf bei der Ausgabe
- 6 Querschnitt durch die kanalbildenden Elemente
- 7 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Mehrkammerapplikators in Vorder- (7a) und Seitenansicht (7b)
- 8a bis d zeigen schematisch die Bewegung des Mischkammerkolbens in Verbindung mit der Sicherheitseinrichtung bei der Ausgabe
- 9 zeigt schematisch einen Ausgabekopf mit zwei Sicherheitseinrichtungen
-
Folgende Bezugszeichen werden für die sechs Teile verwendet:
- 1 / 100
- Mehrkammerapplikator
- 2 / 102
- Mehrkammerbehältnis
- 3 / 1O3
- Spendekopf
- 4 / 104
- Kammer für Teilzubereitung
- 5 / 105
- Kammer für Teilzubereitung
- 6 / 106
- Behälter
- 7 / 107
- Ventil mit koaxial angeordneten Kanälen 7.1 / 107.1 und 7.2 / 107.2
- 8
- Ventilaufsatz
- 9
- inneres Kanalelement mit Mischkammer 9.1, Ausgabeöffnung 9.2, Durchführungen 9.3 und 9.5, Verbindungskanal 9.4
- 10
- mittleres Kanalelement mit Durchführungen 10.1 und 10.3, Verbindungskanal 10.2
- 11
- äußeres Kanalelement mit Durchführung 11.1
- 12 / 112 / 212
- Mischkammerkolben mit Vorsprung 12.1
- 13 / 113
- Betätigungselement mit Taste 13.1 / 113.1, Tastenhalter 13.2, Filmscharnier 13.3 und Exzenternocken 13.4
- 14 / 114
- Mantel
- 15 / 115
- Biegefeder
- 16 / 116
- Zugstange
- 109 / 209
- Mischkammer mit Ausgabeöffnung 109.1 und Einlassöffnungen 109.3 / 209.3 und 109.5/ 209.5
- 120
- Federelement
- 121 / 221
- Sicherungskolben mit Sperrelement 121.1
- 122 / 222
- Verbindungskanal
- 123 / 223
- Verbindungskanal
- 224
- Sicherungskolben
- A
- Teilkomponente A
- B
- Teilkomponente B
- P
- Gasdruck
-
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Mehrkammerapplikator (
1), aufweisend ein Mehrkammerbehältnis (
2) mit einer Vorrichtung zur Entnahme (
3), im Folgenden als „Spendekopf“ bezeichnet. Dieses Behältnis (
2) enthält zwei Kammern (
4) und (
5) welche von dem Behälter (
6) eingeschlossen sind. Das Behältnis (
2) ist mit einem speziellen Ventil (
7) verschlossen, aus dem die in den Kammern enthaltenen Teilkomponenten getrennt austreten können. Im Inneren des Behältnisess sind die beiden Kanäle des Ventils jeweils einem Beutel aus Kunstoff-Aluminium-Verbundfolie, den Kammern, verbunden, die mit den Teilkomponenten (
A) und (
B) befüllt wurden. Das Behältnis ist mit einem Überdruck an Gas (
P) (komprimierte Luft oder ein anderes Treibgas) beaufschlagt, welches einen Druck auf die Kammern (
4) und (
5) ausübt (Bag-in-Can Anordnung, z. B. Mehrkammerbehältnis gemäß
EP 2634111 A ).
-
Der Spendekopf (3) weist einen zylindrischen Mantel (14) auf, über den er auf dem Mehrkammerbehältnis (2) gehalten wird.
-
Wenn das Ventil am sogenannten Stem vertikal in die Dose hinein gedrückt wird, werden die Öffnungen im Ventil relativ zu Gummidichtungen verschoben und die Teilkomponenten aus den Kammern fließen aufgrund des Überdrucks durch die koaxial angeorneten Kanäle (7.1) und (7.2) in den Ventilaufsatz (8). Das Hineindrücken des Ventils erfolgt mittels des Betätigungselementes (13), welches über den Tastenhalter (13.2) im zylindrischen Mantel (14) verankert ist. Über das Filmscharnier (13.3) ist die Taste (13.1) beweglich mit dem Tastenhalter (13.2) verbunden. Die Taste (13.1) liegt auf dem Ventilaufsatz (8) auf. Durch Drücken der Taste wird der Verntilaufsatz auf das Ventil (7) gepresst, welches sich öffnet und die Teilkomponenten in den Ventilaufsatz entlässt.
-
Der Spendekopf ist zum besseren Verständnis in den 2, 3 und 4 als Explosionsdarstellung wiedergegeben.
-
Zentrales Teil im Spendekopf ist der Ventilaufsatz (8), in dem die konzentrisch angeordneten Kanäle (7.1) und (7.2) des Ventils (auch als Stem bezeichnet) münden. Die Weiterleitung der Teilkomponenten A und B erfolgt über ein Kanalsystem, das aus drei konzenmtrisch angeordneten, zylindrischen Kanalelementen (9), (10) und (11) gebildet wird. Das innere Kanalelement (9) weist in seinem Inneren die Mischkammer (9.1) auf und am Ende die Düsenöffnung (9.2).
-
Im Spendekopf werden die beiden Teilkomponenten vom Ventilaufsatz (8) durch die von den Kanalelementen (9), (10) und (11) gebildeten Verbindungskanäle (9.4) und (10.2) und die Durchführungen (9.3), (9.5), (10.1), (10.3) und (11.1) in den Innenraum des inneren Kanalelementes (9), der als Mischkammer dient, eingeleitet.
-
Um die Kanalelemente (9), (10) und (11) zueinander und gegenüber dem Ventilaufsatz (8) auszurichten, weisen Ventilaufsatz und Kanalelemente korrespondierende Nuten und Vorsprünge (8.1), (9.6), (10.4) und (11.2) auf. (6).
-
Die Mischkammer (9.1) geht in den Ausgabekanal (9.2) über, welcher mit seiner Ausgabeöffnung im Bereich der Mantelfläche des Spendekopfes endet.
-
Im Inneren des inneren Kanalelementes (9) ist ein Kolben (12) so angeordnet, dass er die Mischkammer abdichtend verschießt. Der Mischkammerkolben (12) weist an seiner dem Ausgabekanal zugewandten seite einen Vorsprung (12.1) auf, der die Dimensionen des Auskabekanals (9.2) aufweist.
-
Zur Ausgabe der gemischten Teilkomponenten A und B wird die Taste (13.1) herruntergedrückt, wodurch das Ventil (7) öffnet und die Teilkomponenten in den Ventilaufsatz entlässt. Simultan zur Öffnung des Ventils erfolgt ein Zurückziehen des Mischkammerkolbens (12) dadurch, dass die Exzenternocken (13.4) auf die Biegefeder (15) einwirkt und die Biegefeder vom Ausgabekanal in Richtung (W) wegbewegt wird. Über die Zugestange (16) ist der Mischkammerkolben (12) mit der Biegefeder (15) so verbunden, dass der Mischkammerkolben der Bewegung des Biegefeder (15) folgt. Wird der Mischkammerkolben zurückgezogen, wird der Ausgabekanal durchgängig und die Durchführungen (9.3) und (9.5) freigegeben. Die Teilkomponenten A und B können in die Mischkammer einströmmen, sich mischen und als Mischung AB die Mischkammer über den Ausgabekanal verlassen. Dieser Prozess ist in den 5a bis 5c schematisch dargestellt.
-
5a zeigt einen Zustand bei dem die Taste (13.1) nicht gedrückt ist. Der Mischkammerkolben (12) füllt dabei die Mischkammer und den Ausgabekanal aus. Die Durchführungen (9.3) und (9.5) sind durch den Mischkammerkolben blockiert.
-
In 5b wird der Zustand wiedergegeben, bei dem die Taste (13.1) zur Hälfte in Richtung des Ventils (7) gedrückt wurde. Der Abstand a' zwischen Mantel (14) und Biegefeder (15) hat sich gegenüber dem Abstand a in 5 durch Einwirkung der Exzenternocken (13.4) auf die Biegefeder verinngert. Der Kolben wurde dadurch so weit zurückgezogen, dass der Ausgabekanal (9.2) vollständig geöffnet ist. Das Ventil (7) ist in diesem Zustand noch nicht geöffnet.
-
5c zeigt den Zustand bei dem die Taste (13.1) vollständig gedrückt und der Mischkammerkolben (12) vollständig zurückgezogen ist. Dabei ist der Abstand a" zwischen Mantel (14) und Biegefeder (15) maximal verringert. In diesem Zustand ist das Ventil (7) geöffnet und die Telkomponente A kann über den Durchlass (9.3) in die Mischkammer (9.1) einstömen. Einlassöffnung (9.5 - aufgrund der Darstellung nicht sichtbar) für Teilmomponente B ist ebenfalls geöffnet.
-
Wird die Taste (13.1) entlastet, drückt das Ventil (7) den Ventilaufsatz und die Taste in die Ausgangsposition (5a). Die Biegefeder (15) bewegt sich dabei in die Ausgangsposition mit maximalem Abstand a zum Mantel (14), wodurch der Mischkammerkolben (12) in Richtung des Ausgabekanals gleitet und die in der Mischkammer vorliegende Mischung AB aus dem Ausgabekanal befördert. Beim erfindungsgemäßen System befindet sich im Zustand bei der keine Ausgabe der Mischung erfolgt auch keine Mischung in der Mischkammer oder dem Ausgabekanal.
-
Im Ruhezustand, bei dem keine Ausgabe einer Mischung erfolgt, ist der Kolben im Ausgabekanal bzw. Mischkammer in einer vorderen Position und verschließt dadurch die Öffnungen der einander gegenüberliegen Einlasskanäle in der Seitenwand des Ausgabekanals bzw. Mischkammer. Der Kolben ist so gestaltet, dass er die Mischkammer komplett bis zur Ausgabeöffnung ausfüllt. Im gezeigten Beispiel ist die Ausgabeöffnung gegenüber dem Ausgabekanal im Durchmesser reduziert. Die Ausgabeöffnung wird durch die korrespondierende Gestaltung des Kolbens vollständig verschlossen. Somit können sich keine Rückstände bilden und den Ausgabekanal Verstopfen.
-
Die vorliegende und durch die Figuren beschriebene Ausführung ist ausgelegt für eine marktverfügbares System aus Ventil mit zwei koaxialen Kanälen in einem Stem. Es sind auch Systeme verfügbar, bei denen die Ventile zwei oder mehr paralelle Ventilstems aufweisen oder Systeme die aus zwei oder mehr getrennten Dosen, die durch eine Stützstruktuktur miteinander verbunden sind, bestehen. Die Kanalführung im Spendekopf muss entsprechend angepasst werden.
-
Das Ganze kann auch auf einen drucklosen Behälter mit zwei oder mehr Kammern und zwei oder mehr Pumpen oder analog auf zwei oder mehr getrennte Behälter mit je einer Pumpe angewendet werden. Es gibt auch noch andere dem Fachmann bekannte Möglichkeiten unter Druck stehende Fluide in einen derartigen Spendekopf einzuspeisen.
-
Erfiindungsgemäß muss die Applikationsrichtung nicht waagerecht sein, sondern kann auch schräg nach oben oder unten bzw. senkrecht nach oben weisen. Die Mechanik der Taste und des Kolbens muss entsprechend angepasst werden. Durch entsprechende Gestaltung über Umlenkungen kann die Spenderichtung auch von der Bewegungsrichtung des Kolbens entkoppelt werden.
-
7 zeigt einen erfindungsgemäßen Mehrkomponentenapplikator (
100), mit einer parallel zur Hauptachse ausgerichteten Ausgabeöffnung und Sicherheitseinrichtung, aufweisend ein Mehrkammerbehältnis (
102) mit einer Vorrichtung zur Entnahme (103), im Folgenden als Spendekopf bezeichnet. Dieses Behältnis (
102) enthält zwei Kammern (
104) und (
105), welche von dem Behälter (
106) eingeschlossen sind. Der Behälter ist mit einer Ventilgruppe (
107) aufweisend zwei separate Ventile mit eigenständigem Ausgang (Stem) (107.1) und (107.2) verschlossen, aus dem die in den Kammern enthaltenen Teilkomponenten getrennt austreten können. Im Inneren des Behältnisses sind die beiden Kanäle des Ventilbaugruppe jeweils einem Beutel aus Kunstoff-Aluminium-Verbundfolie, den Kammern, verbunden, die mit den Teilkomponenten (
A) und (
B) befüllt wurden. Das Behältnis ist mit einem Überdruck an Gas (komprimierte Luft oder ein anderes Treibgas) beaufschlagt (
P), welches einen Druck auf die Kammern ausübt (Bag-in-Can Anordnung, z. B. Mehrkammerbehältnis gemäß
EP 2886625 A ).
-
Der Spendekopf (103) weist einen zylindrischen Mantel (114) auf, über den er auf dem Mehrkammerbehältnis (102) gehalten wird.
-
Der in 7 wiedergegebene Mehrkammerapplikator weist eine Sicherheitseinrichtung bestehend aus einem Federelement (120) und einem Sicherungskolben (121) auf. Der Sicherungskolben (121) weist am vorderen Ende ein Sperrelement (121.1) auf, welches durch die Wand des Verbindungskanals durchragt und unter dem Mischkammerkolben (112) herausragt und die Verschiebbarkeit des Mischkammerkolbens in der Mischkammer verhindert. Der Sicherungskolben ist im Verbindungskanal (122) für die Teilkomponente A so angeordnet, dass ein Druckaufbau im Verbindungskanal zu einem Herausdrücken des Sicherungskolbens (121) quer zum Verbindungskanal führt, wodurch das Sperrelement (121.1) zurückgezogen wird und die Bewegung des Mischkammerkolbens (112) freigegeben wird. Dazu weist der Sicherungskolben auf der der Vorratskammer zugewandten Verbindungskanalseite eine Einkerbung oder Abflachung auf, die von der Teilkomponente A hinterströmt werden kann.
-
Die Funktionsweise des Ausgabekopfes ist schematisch in den 8a bis d wiedergegeben. In 8a ist die Ruheposition gezeigt. Der Taster zur Auslösung der Ausgabe ist in der oberen Stellung, das Dosenventil ist geschlossen. Der Mischkammerkolben (112) füllt die komplette Mischkammer aus und verschließt dabei auch die Durchführungen (109.3) und (109.5) die den Einlass für die Teilkomponenten in die Mischkammer darstellen. Der Sicherungskolben (121) ist in Sperrstellung (Ruheposition) und blockiert mit dem Sperrelement (121.1) den Mischkammerkolben (112).
-
8b zeigt den Zustand bei dem die Taste teilweise heruntergedrückt wurde und das Dosenventil geöffnet ist. Die Teilzubereitungen strömen in die Verbindungskanäle (122) (123). Die Mischkammer ist immer noch durch den Mischkammerkolben vollständig gefüllt. Im Verbindungskanal (122) ist die Teilkomponente A bis zum Sicherungskolben vorgedrungen. Die Teilkomponente B konnte bereits bis zum Durchbruch (109.5) vordringen, wird aber vom Eintritt in die Mischkammer durch den Mischkammerkolben (121) gehindert.
-
Reicht der Druck der Teilkomponente A im Verbindungskanal (122) aus, um den Sicherungskolben (121) aus einer Ruheposition zu bewegen, wird der Kolben aus dem Kanal gedrückt (Aktivposition) und die Teilkomponente A kann bis zur Mischkammer strömen. (8c) Durch den Rückzug des Sicherungskolbens wurde das Sperrelement (121.1) unter dem Mischkammerkolben weggezogen, wodurch dieser nach unten gleiten kann und die Mischkammer (109) freigibt. (8d) Das Gemisch der Teilkomponenten kann anschließend aus der Ausgabeöffnung (109.1) austreten.
-
9 zeigt schematisch einen Ausgabekopf mit zwei Sicherheitseinrichtungen. Erst wenn in beiden Verbindungskanälen (222) und (223) ein ausreichender Druck aufgebaut ist, bewegen sich die Sicherungskolben (221) und (224) aus der Ruheposition in die Aktivposition und geben dadurch die Bewegung des Kolbens (212) in der Mischkammer frei. Durch dann erfolgenden Rückzug des Mischkammerkolbens (212) werden die Einlassöffnungen (209.3) und (209.5) der Mischkammer freigegeben, wodurch die Teilkomponenten in die Mischkammer (209) strömen können. Ist eine der beiden Teilkomponenten nicht mehr in genügender Menge vorhanden, um den jeweiligen Sicherungskolben in die Aktivposition zu bringen, so bleibt der Mischkammerkolben blockiert.
-
Bei der Anwendung für ein Massenkonsumgut bietet sich die Ausführung Spendekopfes aus einem Kunststoff an. Dem Fachmann sind aus dem Stand der Technik eine Vielzahl an Harzen und Termoplastischen Kunstoffen bekannt, die je nach Verträglichkeit mit den Teilkomponenten eingesetzt werden können. PP, PE, PA, PS, SAN, ABS oder PET haben spezifische Vor- und Nachteile sind aber prinzipiell geeignet zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Spendekopfes und Mehrkammerbehältnisses.
-
Bevorzugt werden Spritzgussteile aus PP und PE.
-
Als Fertigungsverfahren ist bei großen Stückzahlen das Spritzgießen erste Wahl. Aber auch durch Bohren, Fräsen, Drehen und eine Vielzahl an additiven Fertigungverfahren lässt sich dieser Spendekopf realisieren.
-
Die Mischleistung der Kammer kann durch entsprechende Gestaltung der Fließkanäle erhöht werden. Durch eine anähernd tangentiale Einströmrichtung wird in die zu mischende Masse zusätzliche Rotationsströmung eingebracht, die zu einer intensiveren Durchmischung führt.
-
Bei Rezepturen, die nicht gleiche Volumenanteile (1:1) vorsehen kann durch unterschiedlich Querschnitte der Einströmkanäle und Ventile/Pumpen ein abweichendes Mischungsverhältnis erzielt werden. Ebenso kann bei unterschiedlicher Viskosität durch entsprechende Gestaltung ein Mischungsverhältnis von 1:1 erzeugt werden.
-
Die Mischkammer muss nicht zylindrisch im Querschnitt sein, andere Formen wie quadratisch elliptisch u.a. sind möglich.
-
Die Auslassöffnung muss nicht in der Achse der Mischkammer liegen. Insbesondere bei von 1:1 abweichenden Mischungsverhältnisse ist eine außermittige Lage von Vorteil.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 3809289 A [0003]
- US 4682689 A [0003]
- US 7097075 [0003]
- US 2010091478 A [0007]
- DE 1457439 B [0007]
- US 5887761 A [0008]
- EP 2886625 A [0009, 0052]
- EP 2204092 A [0009]
- EP 2597055 A [0009]
- US 3389837 [0010]
- US 3598292 [0010]
- EP 2634111 A [0010, 0034]
- WO 2013130883 A [0010]
- US 3478933 B [0010]
