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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Sprühvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wie sie aus der zum Anmeldezeitpunkt
der vorliegenden Erfindung unveröffentlichten
DE 101 44 951 , oder aber
aus der
US 5,372,311 bekannt
ist.
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Bei der dosierten Abgabe eines durch
Sprühen
aus einem Füllgutbehälter auszutragenden
Füllguts
(der Begriff „Füllgut" soll im Rahmen der
vorliegenden Erfindung umfassend verstanden werden und sämtliche
mittels Druck durch eine Düse
austragbaren, einer Nutzung zuzuführenden Substanzen umfassen)
gibt es im Stand der Technik zahlreiche Wege, um, je nach Anwendungsfall,
ein gewünschtes Austragsverhalten
des Füllguts
zu erreichen. So hatten sich etwa bei flüssigem Füllgut Sprühsysteme in Form von Sprühdosen etabliert,
die zum Ausbringen des Füllguts
ein Treibmittel vorsehen; dieses wiederum ist jedoch sowohl im Hinblick
auf mögliche
unerwünschte
Reaktionen mit dem Füllgut,
als auch hinsichtlich der Umweltverträglichkeit (so etwa die öffentliche
Diskussion zu FCKW-Treibmitteln) potentiell problematisch.
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Ein alternatives, bekanntes Sprühsystem
ist das Erzeugen des Austriebsdrucks mittels Luftdruck, typischerweise
mittels eines Pumpsystems. Hier sind zwar keine Probleme mit umweltschädlichem
Treibmittel zu erwarten, gleichwohl ist gerade die oxydative Wirkung
etwa des Luftsauerstoffs, auf das Füllgut potentiell problematisch.
Zudem ist, im Hinblick auf einfaches, gleichmäßiges (und damit gut dosiertes) Austragen
ein Pumpsystem problematisch in der Handhabung und im praktischen
Gebrauch. Dies führt
dazu, dass es Pumpsystemen im Zusammenhang mit Konsumgütern häufig an
der Kundenakzeptanz fehlt.
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Ein weiterer aus dem Stand der Technik
prinzipiell bekannter Weg ist, das auszutragende Füllgut in
einen Beutel (welcher beispielsweise faltbar oder selbst elastisch
ist) einzuschließen,
und dann durch Kompression des mit dem Füllgut gefüllten Beutels das Austragen
zu bewirken. Mit dieser Problematik beschäftigt sich die unveröffentlichte,
oben erwähnte
DE 101 44 951 und versucht
insbesondere dem etwa aus der
US
5,372,311 , vorbekannten Problem abzuhelfen, dass dann,
wenn ein elastisches Material zum Erzeugen des Austrittsdrucks für das Füllgut erzeugt wird,
dieser Austrittsdruck bei fast vollständig entleertem Füllgutbehälter stark
absinkt und so zu sehr ungleichmäßigem Entleerungsverhalten
führt.
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Diese als gattungsbildend vorausgesetzte Technologie
ist allerdings nicht in der Lage, eine Mehrzahl von Stoffen als
Füllgut
getrennt voneinander oder miteinander auszutragen, wie es etwa bei reaktiven
und/oder instabilen Materialien (z.B. Mehrkomponentenharz) geboten
ist, die erst unmittelbar vor dem Gebrauch in das Endmaterial vermischt
werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, eine Sprühvorrichtung
der gattungsgemäßen Art
im Hinblick auf ihre Eignung zum Aufnehmen eines komponentenhaft
getrennten Füllguts
zu verbessern, dessen gleichzeitiges oder aufeinanderfolgendes Austragen
aus der Vorrichtung zu ermöglichen und
nach wie vor die jeweiligen Füllgutkomponenten gegen
Beeinflussungen im Füllzustand,
etwa durch unbeabsichtigte Oxydation, bestmöglich zu schützen.
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Die Aufgabe wird durch die Sprühvorrichtung mit
den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist vorgesehen,
dass eine Mehrzahl von Füllgutkammern
im Füllgutbehälter gebildet
sind, welche jeweils durch das Befüllen mit dem Füllgut (bzw.
einer jeweiligen Füllgutkomponente)
elastisch aufgeweitet werden, insoweit durch das Aufweiten Energie
zum Er zeugen des Austrittsdrucks erhalten und durch entsprechende
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Auslasses
dann getrennt oder gemeinsam aus der Vorrichtung an einen Einsatzort
ausgebracht werden können.
Dabei ist durch den Begriff „getrennt" im Sinne der Erfindung
sowohl das zeitliche Aufeinanderfolgen, als auch eine räumliche
Trennung des Ausbringens (etwa der jeweiligen Füllgutkomponenten in verschiedene
Sprührichtungen)
umfasst und möglich.
Entsprechend ist mit dem erfindungsgemäßen Begriff „gemeinsam" sowohl das zeitlich
gemeinsame Austreten der Füllgutkomponenten
aus dem Auslass, als auch das räumliche
(also etwa miteinander vermischte) Ausbringen vorgesehen und ermöglicht.
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Der Begriff „Sprühen" im Sinne der Erfindung meint dabei
das druckbedingte Austreten des Füllguts durch eine Düsenstruktur,
wobei sowohl niedrigviskose Füllgüter (also
etwa Flüssigkeiten),
als auch höherviskose
Mittel, etwa pasteuse oder zähflüssige Harze,
im Sinne der Erfindung dem Sprühvorgang unterliegen.
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Durch die Erfindung wird vorteilhaft
erreicht, dass auf überraschend
einfache Weise Füllgutkomponenten
getrennt voneinander in der Sprühvorrichtung
aufgenommen und erst mit dem Auslassen vermischt ausgetragen werden
können,
so dass die Vorrichtung optimal für reaktive oder instabile Mischungen
des Füllguts
geeignet ist, also auch für
Stoffe oder Stoffkombinationen, die im vermischten Zustand keine
Langzeitstabilität
besitzen. Zudem lässt
sich durch entsprechende Ausgestaltung des elastischen Materials
bzw. der daraus gebildeten Kammern des Füllgutbehälters sicherstellen, dass (potentiell
oxydative) Luft neben dem eigentlichen Füllgut (bzw. der jeweiligen
Komponente) nicht enthalten ist, so dass auch die Lagerfähigkeit
sensibler Füllgüter erhöht wird,
und durch entsprechende Wahl des elastischen Materials für den Füllgutbehälter (oder
eine entsprechende inerte Beschichtung an der Kontaktfläche mit dem
Füllgut
gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung) kann jegliche gegenseitige
Beeinflussung zwischen Füllgut
und flexiblem Wandmaterial der Füllgutkammer
wirksam kontrolliert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
ist zudem vorgesehen, zumindest eine der Mehrzahl von Füllgutkammern
durch das weiterbildungsgemäße Einsetzen
eines Dehnungskörpers
vorzuspannen, mit der vorteilhaften Wirkung, dass auch bei einer fast
vollständig
entleerten Füllgutkammer
noch hinreichender Austrittsdruck auf den Füllgutrest vorliegt und mithin
nicht nur dieser Rest vollständig
und damit effizient ausgetragen werden kann, sondern zusätzlich eine
bis zum vollständigen
Entleeren nahezu gleichbleibende Austrittsrate (d.h. Volumenfluss durch
den Auslass pro Zeiteinheit) gewährleistet bleibt.
Dies wirkt sich entsprechend positiv auf die Dosiergenauigkeit bei
sensiblen oder teueren Füllgütern aus.
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In der Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung (best mode) ist zudem vorgesehen, durch entsprechende
Dimensionierung eines derartigen Dehnungskörpers bzw. dem damit zusammenwirkenden
elastischen Material dafür
zu sorgen, dass das Material (typischerweise ein Gummimaterial)
in einen Bereich der Spannungs-/Dehnungskennlinie oberhalb des sogenannten
Hooke'schen Bereiches
vorgespannt ist, bei welchem die Kennlinie nicht linear, insbesondere
abschnittsweise in der Steigung verflacht bzw. horizontal, verläuft, so
dass eine konstante oder annähernd konstante
Spannung des Gummimaterials unabhängig vom Dehnungszustand und
mithin ein konstanter Austrittsdruck erreicht werden kann. Bei dieser
weiterbildungsgemäß vorteilhaften
Ausbildungsform ist daher das Austrittsverhalten der einzelnen Mischgüter (bzw.
-komponenten) sowie eines etwaigen Mischproduktes über den
gesamten Füllzustand (entsprechend
dem zugehörigen
Bereich der Spannungs-/Dehnungskennlinie des Materials) besonders gleichmäßig.
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Prinzipiell sind zwei alternative
(bzw. sich sogar ergänzende)
Realisierungsformen der Erfindung günstig und bevorzugt. Zum einen
ist es möglich
und von der Erfindung umfasst, die Mehrzahl der Füllgutkammern
durch ineinander liegende, beutel- bzw. taschenförmige Abschnitte aus dem elastischen
Material des Füllgutbehälters zu
realisieren. Hier würde dann
durch den Füllzustand
(und mithin die zugehörige
Aufweitung) eines innenliegenden Behälters gleichzeitig ein Innen-
bzw. Dehnungsdruck auf das in der äußeren, umliegenden Füllgutkammer
aufgenommene Füllgut
ausgeübt,
so dass insoweit gegenseitige Abhängigkeiten zwischen den Spannungszuständen bei
der Auslegung und Dimensionierung der Vorrichtung zu berücksichtigen
sind.
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Eine alternative Realisierungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Mehrzahl der Füllgutkammern zueinander benachbart
im Füllgutbehälter vorgesehen
ist, wobei weiter bevorzugt die Kammern durch (elastische) Wände aus
dem elastischen Material des Füllgutbehälters voneinander
getrennt sind.
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Je nach Realisierung des erfindungsgemäßen Auslasses
durch entsprechende Ventilgestaltung lässt sich dann die erfindungsgemäße Vorrichtung
an diverse Einsatzgebiete und Verwendungsformen anpassen. So ist
es weiterbildungsgemäß etwa möglich, jeder
Füllgutkammer
ein getrenntes Auslassventil zuzuordnen, welches auch getrennt betätigbar ist,
etwa zum Abgeben und Dosieren verschiedener kosmetischer Cremes
nach Auswahl durch den Benutzer (oder aber alternativ dieses durch
ein geeignet verstellbares, gemeinsames Ventil zu lösen).
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Alternativ oder ergänzend ist
es denkbar, die Mehrzahl der Füllgutkammern
gemeinsam durch ein entsprechend ausgestaltetes Auslassventil zu
entleeren, welches weiter bevorzugt eine Mischfunktion für die auszutragenden
Komponenten in einem vorbestimmten oder weiter bevorzugt einstellbaren
Verhältnis
zueinander vorsieht.
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In diesem Zusammenhang scheint es
besonders günstig,
einem solchen Auslassventil einen sogenarnten statischen Mischer
zuzuordnen, der ein zuverlässiges
Mischergebnis der ausgetragenen Füllgutkomponenten gewährleistet.
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Je nach Einsatzgebiet der vorliegenden
Erfindung erscheint es zudem günstig,
der Sprühvorrichtung
Sensor- und Anzeigemittel zum Erfassen und Visualisieren eines Füllzustandes
des Füllgutbehälters bzw.
der Füllgutkammern
zuzuordnen. In mechanisch einfacher Weise kann dies beispielsweise durch
eine geeignet angreifende Hebelmechanik geschehen, welche unmittelbar
auf einen Dehnungszustand des elastischen Materials des Füllgutbehälters bzw.
einer betreffenden Füllgutkammer
reagiert.
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Im Ergebnis lässt sich durch die vorliegende Erfindung
in konstruktiv äußerst einfacher
und eleganter Weise die Lösung
der eingangs geschilderten Probleme erreichen und eine Vorrichtung
schaffen, welche zuverlässiges,
gleichmäßiges Dosieren
einer Mehrzahl von gemeinsam oder getrennt auszutragenden Komponenten über einen
vollständigen
Entleerungszyklus mit günstigen
Lagereigenschaften kombiniert. Dabei sind die Anwendungsgebiete
und möglichen
Füllgutstoffe
für die
vorliegende Erfindung nicht limitiert, sondern die vorliegende Erfindung
eignet sich im Prinzip für
beliebige Materialien. Allerdings sind reaktive und/oder (bei langer
Lagerung) instabile Materialien als Komponenten einer Füllgutmischung
besonders geeignet, so dass etwa auf den Gebieten der pharmazeutischen
oder kosmetischen Stoffe (eingeschlossen etwa Sonnencremes mit verschiedenen
Lichtschutzfaktoren), Arzneimittel, dentalen Abdruckmassen oder
anderer gipsförmiger Substanzen,
verschiedener Emulsionen, mehrkomponentiger Klebstoffe oder Kunststoffe
der Einsatz besonders geeignet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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1 eine
schematische Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Sprühvorrichtung
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Längsschnittansicht
analog 1 durch die Sprühvorrichtung
gemäß einer
zweiten, alternativen Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie III-III in 2 und
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4 ein
schematisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines für die Realisierung
des Füllgutbehälters der
vorliegenden Erfindung verwendeten Gummimaterials, welches den weiterbildungsgemäß besonders
günstigen
nicht-linearen Bereich konstanter, oder annähernd konstanter, Spannung oberhalb
des Hooke'schen
Bereichs, zeigt.
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Wie im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt, ist die Sprühvorrichtung
als Sprühdose
realisiert, wobei lediglich der erfindungswesentliche Füllgutbehälter aus
elastischem Material, hier einem Kautschuk, gezeigt ist und ein
umgebender äußerer Dosenkörper als
Aufnahmekörper
für die
Anordnung nicht erkennbar ist. In 1 wurde
zudem schematisch durch Längsteilung
entlang der mittleren Symmetrieachse ein von Füllgut entleerter Zustand (im linken
Bereich) einem befüllten
Zustand (im rechten Bereich der 1)
gegenübergestellt.
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Genauer gesagt, ist zum Ausbilden
einer ersten, inneren Füllgutkammer 14 ein
beutelförmiger, sich
auch im entleerten Zustand unter Vorspannung um einen innenliegenden
Deh nungskörper 2 erstreckender
Beutel 1 aus dem Kautschukmaterial vorgesehen (typischerweise
kann etwa für
das Aufnehmen und Austragen von Mineralölprodukten ein Nitrilkautschuk,
oder für
saure, organische Stoffe ein Epichlorhydrin-Kautschuk gewählt werden),
welcher zusammen mit einem äußeren Kautschukbeutel,
der entsprechend eine zweite, äußere Füllgutkammer 4 zum innenliegenden
Beutel 1 ausbildet, den Füllgutbehälter aus gummielastischem Material
gemäß der Erfindung
realisiert. Je nach den beteiligten Füllgutkomponenten kann das gewählte Material
für beide
Beutel 1, 3 identisch sein, oder jeweils angepasst,
wobei, wie in der 1 durch
die symbolische Ringflanschverbindung dargestellt, die Teile dieser
Füllgutbehälteranordnung
auslassseitig über
einen Distanzring 5 miteinander verbunden sind.
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Die 1 verdeutlicht
zusätzlich
und lediglich schematisch mit dem Bezugszeichen 6 einen prinzipiell
beiden Füllgutkammern 4, 14 zugeordneten
Ventilkörper 6 mit
(nicht im Detail gezeigter) Misch- bzw. Dosiereinheit, in ansonsten
bekannter Weise abnehmbar abgedeckt durch eine geeignet ausgeformte
Kappe 7.
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Der rechte Bereich der 1 verdeutlicht gegenüber dem
linken Bereich, wie sich in Folge Befüllens der inneren Füllgutkammer 14 bzw.
der äußeren Füllgutkammer 4 die
jeweiligen Beutel 1, 4 aufweiten und so die nötige Energie
zum Erzeugen des Austrittsdrucks im jeweiligen oberen Beutelbereich
erhalten. Durch den Umstand, dass bereits der innere Beutel 1 unter
Vorspannung auf den Dehnungskörper 2 im
unbefüllten
Zustand aufsitzt, ist sichergestellt, dass auch im fast vollständig entleerten
Zustand der inneren Füllgutkammer 14 noch
eine, eine konstante Austrittsrate gewährleistende Spannenergie vorhanden
ist. Entsprechendes gilt für
die (vom Aufweitungszustand der inneren Füllgutkammer abhängige) äußere Füllgutkammer 4.
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Prinzipiell ist zudem ein beliebiges
Befüllen der
Anordnung gemäß 1 möglich, d.h. aufeinanderfolgend
in die jewei ligen Kammern, oder aber in beide Kammern gleichzeitig,
wobei sich die Spannungszustände
in den Füllgutkammern
im vollständig befüllten Zustand
und damit die Ausbringungsdrücke aus
der Geometrie des Dehnungskörpers
und den jeweiligen Füllvolumina
ergeben. So ist es etwa auch umfasst, eine aus der Mehrzahl von
Füllgutkammern als
durch ein Füllgut
aufzuweitenden Dehnungskörper
zu gestalten und zu diesem Zweck mit einem Fluid, z.B. einem gasabspaltenden
oder gasförmigen Stoff
befüllt
zu halten.
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In praktisch besonders sinnvoller
Weise erfolgt zudem die Werkstoffauswahl für die Füllgutbehälter und deren Dimensionierung
so, dass der (in 4 im
mittleren Bereich annähernd
horizontal verlaufende) nicht-lineare Bereich in der Spannungs-/Dehnungskennlinie
des gummielastischen Materials zwischen vollständig gefülltem und entleertem Füllungszustand
nicht verlassen wird (gilt weiter bevorzugt für beide Füllgutkammern), so dass die Füllgutkomponenten
bei vorgegebenem, annähernd konstantem
Druck mit hoher Konstanz ausgetragen werden können.
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Je nach konstruktiver Realisierung
der Misch- und/oder Dosiereinheit im Ventilkörper 6 ist es dann
möglich,
das Füllgut
in den jeweiligen Kammern 4, 14 unmittelbar nacheinander
auszutragen bzw. zunächst
eine gemischte Austragung zu realisieren, und daraufhin dann eine
oder beide Komponenten getrennt zu entleeren.
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Weiterbildungsgemäß (und in den Figuren nicht
gezeigt) ist mit dem Zweck einer optimalen Durchmischung der Füllgutkomponenten
vorgesehen, im Ventilkörper
selbst oder im Zuflussbereich dazu statische Mischer anzuordnen,
wobei durch geeignete Dosiervorrichtungen die zugehörigen Masseströme beeinflusst
werden können;
ebenfalls ist es weiterbildungsgemäß möglich (in den Figuren nicht gezeigt),
geeignete Sensoren mit Anzeigemitteln zur Visualisierung des Füllzustandes
der Füllgutbehälter, insbesondere
durch Abgriff oder Abtastung des Spannungszustandes einer Kammer,
vorzusehen.
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Besonders günstig scheint es, die Vorrichtung
gemäß 1 für Anwendungen etwa in der Dentaltechnik
(Abform- oder Abdruckmassen), für Zweikomponenten-Klebstoffe
oder für
die medizinische Versorgung einzusetzen, wobei die vorliegende Erfindung
natürlich
auf diese Verwendungszwecke nicht beschränkt ist.
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Unter Bezug auf die 2 und 3 wird
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung als Mehrkammer-Sprühvorrichtung gezeigt, die aus drei
voneinander unabhängigen,
nebeneinander in einem gemeinsamen gummi-elastischen (und vorzugsweise
hochelastischen) Formkörper 10 ausgebildet
sind. Dabei können
die einzelnen Füllgutkammern
(in der 3 sind, als
unbefüllter
Zustand, drei jeweils einer Kammer zugehörige Dehnungskörper 9.1, 9.2, 9.3 gezeigt,
welche im Zwischenraum zum umgebenden, einstückigen Formkörper 10, 11 dann nach Überwindung
des elastischen Anpressdrucks die jeweiligen Füllgutkammern freigeben) entweder mit
gleichen Volumina, wie in 2, 3 gezeigt, vorgesehen werden,
oder aber verschiedene Füllmengen
aufnehmen können.
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In bereits oben beschriebener Weise
sind die so gebildeten Füllgutkammern
mit einem (lediglich schematisch gezeigten) Ventilkörper 12 verbunden, welcher,
im gezeigten Ausführungsbeispiel, über ein dichtendes
Verbindungselement 13 die Verbindung mit dem Formkörper 10, 11 herstellt.
Während
zudem das Bezugszeichen 10 die peripheren Wandabschnitte
dieses Formkörpers
verdeutlicht, zeigt das Bezugszeichen 11 die innenliegenden,
die einzelnen Füllgutkammern
voneinander trennenden Wandabschnitte aus gummielastischem Material.
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Beim Befüllen der Anordnung gemäß 2, 3 wird das jeweilige Füllgut (bzw.
die jeweilige Komponente) der entsprechenden Kammer zugeführt, wobei
sich die Kammerwände
ausdehnen. Hierdurch wird wiederum ein Austrittsenergie speichender
Spannungszustand erzeugt.
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Für
eine Verwendung im Zusammenhang mit der Ausführungsform der 2, 3 scheinen
verschiedene Kosmetika (etwa Tages- oder Nachtcremes sowie verschiedene
Sonnenschutzmittel), welche wahlweise und alternativ ausgewählt werden, besonders
günstig.
Auch hier jedoch ist weiterbildungsgemäß das Vorsehen einer geeigneten Mischeinheit
im Bereich des Ventilkörpers 12 möglich.