-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Schaum
aus schaumbildender Flüssigkeit und Gas als Schaumerzeugungsmittel unter Verwendung
eines endlosen Schwammkörperstreifens aus offen- und gemischtzellular porösem, elastisch
verformbaren Material als Schaumerzeugungsorgan, dem Zufülimngseinrichtungen für
die Schaumerzeugungsmittel zugeordnet sind, und der kontinuierlich an einer ihn
quer zur Bewegungsrichtung komprimierenden Walkungsstelle vorbeigeführt wird.
-
Schäume verschiedenartigster Zusammensetzungen haben eine vielseitige
Anwendung gefunden. Sie werden nicht nur zu Reinigungszwecken, sondern beispielsweise
auch sehr erfolgreich für die Bekämpfung von Bränden und zu Isolierungszwecken verwendet.
-
Besonders die Möglichkeit der chemischen Verfestigung der erzeugten
Schäume hat den Anwendungsbereich stark verbreitert.
-
Die früheste Technik der Schaumerzeugung beruht auf der mechanischen
Durchwirbelung von Flüssigkeiten einer großen Oberflächenaktivität mit Luft.
-
Als schaumerzeugendes Organ haben sich auch frühzeitig Schwämme angeboten.
Man macht auch heute noch davon Gebrauch (vgl. zum Beispiel deutsche Auslegeschrift
1 097410).
-
Für die Herstellung größerer Mengen von Schaum hat die Technik andere,
verhältnismäßig aufwendige Methoden entwickelt; erwähnt sei das sogenannte » Schaumschiagverfahren«,
bei dem der Flüssigkeit in schnellaufenden Rührwerken durch Schlagen Luft beigemischt
wird, weiterhin die Verwendung von Druckgasen aus Düsen, die Versprühung von schaumbildenden
Flüssigkeiten, in denen expandierende Gase unter Druck gelöst sind und schließlich
die Verwendung von chemischen Stoffen, die bei ihrem Zusammentreffen zur Entwicklung
von Gasen in den aufzublähenden Schaumbildnern führen. Alle diese Methoden sind
jedoch verhältnismäßig kostspielig und erfordern die Bereitstellung von Energie
für Motoren antrieb oder Druckgasen oder anderen technischen Voraussetzungen, die
nicht immer (z. B. bei der Bekämpfung von Bränden) zur Verfügung stehen oder die
(beispielsweise für Reinigungszwecke) unwirtschaftlich erscheinen.
-
Die Nützlichkeit der Erzeugung eines möglichst trockenen Schaumes
zum Zwecke der Teppichreinigung ist in der britischen Patentschrift 846253 geschildert,
jedoch wird dieses Ziel mit der beschriebenen Schwammwalze nicht erreicht. Etwas
näher kommt man diesem Ziel mit dem in der britischen Patentschrift 931 993 beschriebenen
Schaumerzeugungs- und Teppichreinigungsgerät, das eine Verbesserung des in der britischen
Patentschrift 918 901 beschriebenen Schwammrollers darstellt; die Schaumbildnerflüssigkeit
wird dabei der Schwammwalze von einer einen Vorratsbehälter bildenden Hohlachse
der Walze aus zugeführt.
-
Bei diesem Gerät ist es trotz verhältnismäßig aufwendiger Bauweise
nicht zu vermeiden, daß zusammen mit dem gebildeten Schaum ein gewisser Teil der
schaumbildenden Flüssigkeit austritt. Der erzeugte Schaum gelangt daher naß auf
den Teppich und wird erst dort vollständig aufgeschäumt. Dies bewirkt sich jedoch
schädlich auf den Teppich aus und sollte deshalb vermieden werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der die Erzeugung von trockenem Schaum in großen Mengen unter Be-
nutzung von
Gas, vor allem von Umgebungsluft bei Atmosphärendruck, als schaumblähendes Mittel
und einfachen flüssigen Schaumbildnern unabhängig von elektrischen oder anders gearteten
Antriebsmitteln in preiswerten einfachen Geräten möglich ist, ohne daß die flüssigen
Schaumbildner mit der mit dem Schaum zu bedeckenden oder zu behandelnden Fläche
vor der Verschäumung in Berührung kommen.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Gattung dadurch gelöst, daß die Zuführungseinrichtungen nur im Bereich der Schwammkörperexpansion
hinter der Walkungsstelle ausmündend vorgesehen sind.
-
Durch das erfindungsgemäße Merkmal der Ausmündung der Zuführungseinrichtungen
für die Schaumerzeugungsmittel, also sowohl des flüssigen Schaumbildners als auch
des Gases, nur im Bereich der Schwammkörperexpansion hinter der Walkungsstelle wird
erreicht, daß sich das Gas mit der Flüssigkeit in den labyrinthartigen Kanälen mit
den Verengungen und Erweiterungen der Gänge turbulent vermischt und während der
weiteren Expansion bereits in einen vollkommen trockenen stabilen Schaum verwandelt,
bevor die eingesaugten Schaumerzeugungsmittel in der Kompressionszone wieder ausgepreßt
werden. Auf diese Weise wird mit Sicherheit vermieden, daß flüssiger Schaumbildner
mit fertigem Schaum in Berührung kommt und diesen netzt, und man erhält einen besonders
stabilen, zu Reinigungszwecken ohne Benetzung der zu reinigenden Gegenstände hervorragend
gut geeigneten Schaum in bisher unerreicht hoher Volumen ausbeute.
-
Eine für die Teppich- und Polsterreinigung besonders geeignete Ausführungsform
von Vorrichtungen dieser Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwammkörperstreifen
als eine im unverformten Querschnitt kreisringförmige, in Radialrichtung komprimier-
und expandierbare Schwammkörperhohlwalze ausgeschaltet ist, die auf einer an beiden
Seiten abgeschlossenen, nicht drehbaren Hohlzylinderachse drehbar gelagert ist,
welche mindestens eine in mindestens einer der Stirnseiten der Hohlzylinderachse
angebrachten Einlaßöffnung für die Zufuhr der Schaumerzeugungsmittel von außen her
und mindestens eine im Mantel der Hohlzylinderachse angebrachten, zweckmäßig als
Schlitz, Schlitze, Lochreihe oder Lochreihen ausgestalteten Durchtrittsaussparung
für die Weiterführung der Schaumerzeugungsmittel in die Schwammkörperhohlwalze hinein
aufweist.
-
Da eine auf ihrer Rotationsfläche ungeschützte Schwammkörperhohlwalze
einem verhältnismäßig starken Verschleiß ausgesetzt wäre, ist es zweckmäßig, im
Inneren der Schwammkörperhohlwalze eine sie artig mit Durchlochungen versehene Traghülse
fest anzubringen, die auf der Hohlzylinderachse rotierbar gelagert ist. Ferner schützt
man zweckmäßig die periphere Außenseite der Schwammkörperhohlwalze mit einem widerstandsfähigen,
gegebenenfalls mit Durchlochungen und mitnahmereibungsverstärkenden Querrippen od.
dgl. versehenen rutschfest verankerten Außenmantel, der biegsam oder auch starr
sein kann. Durch einen solchen profilierten Außenmantel wird das Eintreiben des
Schaumes in die zu behandelnde Fläche verstärkt bewirkt. Um einen seitlichen Austritt
der Schaumbildner bzw. von Luft oder Schaum aus der Schwammkörperhohlwalze möglichst
zu verhindern, werden
auch die beiden Seiten zweckmäßig mit einer
luftundurchlässigen Abdeckung versehen; das kann mit einer Klebemasse oder einer
Kunststoffolie ausgeführt werden, es kann aber auch die relativ dichte Außenhaut
von Schaumgummi, wie sie bei dessen Herstellung an seiner Oberfläche spontan entsteht,
an diesen beiden Außenflächen der Walze verwendet werden.
-
Um zu vermeiden, daß der Schaum in die Hohlzylinderachse zurückströmt
und unerwünschte Stoffe durch die Lochungen des Außenmantels angesaugt werden, bringt
man einen Außenmantel ohne Durchlochungen an und ordnet im Inneren der Hohlzylinderachse
eine axiale Trennwand an, die den Innenraum in zwei Kanäle teilt, von denen der
eine, in bezug auf die Walzenbewegungsrichtung hinter der Kompressionsstelle liegende
Kanal, nämlich der Zuführungskanal für die Schaumerzeugungsmittel, mit den bereits
erwähnten stirnseitig vorgesehenen Einlaßöffnungen und der im Hohlzylinderachsenmantel
vorgesehenen Durchtritts aussparung für die Schaumerzeugungsmittel versehen ist;
der andere, in bezug auf die Walzenbewegungsrichtung vor der Kompressionsstelle
liegende Kanal, dient für die Entnahme des erzeugten Schaumes. Er ist auf seiner
Mantelfläche mit einer geeigneten, zweckmäßig als Schlitz, Schlitze, Lochreihe oder
Lochreihen ausgebildeten Durchbrechung für den Schaum und mindestens einer an mindestens
einer der Stirnseiten der Hohlzylinderachse angebrachten Auslaßöffnung versehen.
An diese Auslaßöffnung bzw. Auslaßöffnungen kann jeweils ein gebogenes Rohr angeschlossen
sein, das den erzeugten Schaum in einem Bogen von 180 Grad in bezug auf die Bewegungsrichtung
der Walze vor die Außenseite des Außenmantels führt, bei dessen Bewegung der Schaum
in die zu behandelnde Fläche einmassiert wird.
-
Die Besonderheit dieser Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
liegt darin, daß der Schaum aus der Kompressionszone der Schwammkörperhohlwalze,
die sich von der Stelle stärkster Expansion bis an die Stelle stärkster Kompression
an der Berührungsstelle mit der zu behandelnden Unterlage erstreckt, nicht nach
außen auszutreten vermag, sondern durch die dafür in dem Hohlzylinderachsenmantel
vorgesehenen Durchbrechung in den Schaumentnahmekanal eintritt. Die Kompression
des Schwammkörpers zwingt das in ihm enthaltene Gemisch durch die Lochungen der
Tragehülse nach innen, von dort durch die Durchbrechung in den Entnahmekanal und
von hier über das bzw. die Anschlußrohre an dem oder den Enden des Schaumentnahmekanals
bis an eine oder mehrere Austrittsöffnungen vor dem Außenmantel des Gerätes.
-
Bei allen Ausführungsformen mit einem besonderen Schaumentnahmekanal
kann die Intensität der Vermischung und damit die Feinporigkeit des zu erzeugenden
Schaumes dadurch konstruktiv eingestellt werden, daß die im Mantel der Hohlzylinderachse
vorgesehene Durchtrittsaussparungsschlitze od. dgl. für die Schaumerzeugungsmittel
gegenüber den darin vorgesehenen Durchbrechungsschlitzen für die Schaumentnahme
in axialer Richtung seitlich mehr oder weniger versetzt angeordnet sind. So können
z. B. die Durchtrittsaussparungsschlitze, aus denen die Schaumerzeugungsmittel in
die Schwammkörperhohlwalze eintreten, an den beiden Enden der Hohlzylinderachse
vorgesehen werden, während die Durch-
brechung in den Schaumentnahmekanal im Mittelteil
der Hohlzylinderachse angeordnet wird. Es können auch die Durchtrittsaussparung
im Zuführungskanal auf der einen Seite der Hohlzylinderachse und die Durchbrechung
für die Endprodukte im Entnahmekanal auf der anderen Seite der Hohlzylinderachse
angeordnet werden. Je größer diese seitliche Versetzung ist, um so feinporiger ist
der erzeugte Schaum.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin,
daß der Außenmantel formbeständig ausgebildet und die Schwammkörperhohlwalze unter
Vorspannung zwischen der Traghülse und dem Außenmantel eingesetzt wird, wodurch
eine rutschfeste Verankerung der Schwammkörperhohlwalze erreicht wird.
-
Um die erforderliche Andrückkraft herabzusetzen, ist es vorteilhaft,
ein am Außenmantel der Schwammkörperhohlwalze abrollendes oder gleitendes, die Schwammkörperschicht
an der Kompressionsstelle verformendes Widerlager anzubringen. Dieses die Schwammkörperhohlwalze
exzentrisch an die Hohlzylinderachse andrückende Widerlager kann in Form von zwei
an den Enden der Hohlzylinderachse stirnseitig fest angebrachten Exzenterscheiben
ausgestaltet werden, die mit ihrer Außenkante mit einer geringen Toleranz der Innenseite
eines axial überstehenden Randes des Außenmantels anliegen. Die Exzenterscheiben
sind mit der Hohlzylinderachse derart verbunden, daß die Mittelachsenlinie der Schwammkörperhohlwalze
durch die Wirkung der Exzenterscheiben von der Berührungsstelle mit der Unterlage
hinweg über die Mittelachsenlinie der Hohlzylinderachse nach oben verschoben wird.
Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Drehung des Außenmantels auch ohne Andrückung
an eine Unterlage die gleichen Kompressions- und Expansionsverhältnisse auftreten.
Bei Verwendung der Exzenterscheiben muß also auf das Gerät senkrecht zur behandelnden
Unterlage nur ein sehr geringer Druck ausgeübt werden, der gerade ausreicht, um
die Drehung der Walze zu erreichen.
-
Eine derartige Ausgestaltung des Gerätes eignet sich auch für die
Schaumerzeugung zu anderen Zwecken als dem der Reinigung. Derartige Schaumerzeugung
zu anderen Zwecken als dem der Reinigung. Derartige Schaumerzeugungen können vor
allem für die Brandbekämpfung und für die Herstellung von vorgeschäumten Kunststoffmassen
herangezogen werden, die nach der Ausfüllung von Zwischenräumen einer chemischen
Nachschäumung unterliegen und dann durch Vernetzung chemisch gehärtet werden. Bisher
hat man für die Vorverschäumung vorwiegend das Verfahren des Lufteinschlagens mit
schnellen Rührwerken verwendet.
-
Es kann aber in solchen Fällen ebenfalls nützlich sein, auch ohne
elektrische Antriebskraft oder Treibstoffe für Motoren auszukommen. Das erfindungsgemäße
Gerät kann natürlich ebenfalls mit Motorkraft in Bewegung versetzt werden; es genügt
jedoch auch, zur Walzenbewegung eine Handkurbel anzubringen.
-
Vorteilhaft ist es auch, bei diesem Gerät zwischen der Hohlzylinderachse
und der Schwammkörperhohlwalze eine Rücklaufsperre vorzusehen, da sonst Schaum durch
den oder die Zuführungskanäle für die Mischungsbestandteile zurückgedrückt wird,
wenn die Bedienungsperson auch bei dem Zurückziehen des Gerätes einen Druck auf
die Unterlage ausübt und die Walze in Drehung versetzt.
-
Zur Erläuterung derInnenkonstruktion einer Geräteausführung mit zwei
Zuführungs-und einem Entnahmekanal wird im folgenden an Hand der Querschnittszeichnung
ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
-
Die Figur zeigt den Außenmantel 1 mit den Querrippen 2, die auf der
Unterlage 3 aufliegen und bei Bewegung des Gerätes in der mit dem Pfeil 4 angedeuteten
Richtung eine Rotation in der durch den Pfeil 18 angedeuteten Richtung bewirken.
Der Außenmantel 1 umschließt die Schwammkörperhohlwalze 5; durch die Kreislinie
5 a und 5 b ist die Lage der äußeren Begrenzung der Schwammkörperhohlwalze 5 und
ihres Außenmantels 1 in der Ruhelage angedeutet, bei der die Schwammkörperschicht
konzentrisch, im Querschnitt kreisringförmig, im Inneren des Außenmantels 1 liegt.
Durch das Andrücken des Außenmantels 1 auf der Unterlage 3 wird die Schwammkörperhohlwalze
5 in der durch die Zeichnung angedeuteten Weise so verformt, daß sie an der Berührungsstelle
mit der Unterlage 3 stark komprimiert und an der gegenüberliegenden Seite expandiert
ist. Im Inneren der Schwammkörperhohlwalze 5 ist die siebförmig durchlochte Traghülse
6 ersichtlich, die auf der Hohlzylinderachse 8 rotierbar gelagert ist. Die Querschnittslinie
der Zeichnung. ist so gelegt, daß die Hohlzylinderachse 8 gerade an einer solchen
Stelle geschnitten wird, an der ihr Mantel durch die schlitzartige Durchtrittsaussparung
9 an der Schwammkörperexpansionsseite und durch die schlitzförmige Durchbrechung
14 auf der Kompressionsseite der Schwammkörperhohlwalze 5 durchbrochen ist. Die
Hohlzylinderachse 8 ist in ihrem Innenraum durch eine Scheidewand 13 in die Kanäle
15 und 16 aufgeteilt. Die Scheidewand 13 ist zur Schaffung eines Nebenkanais teilweise
in der Form eines Innenrohres 13 a ausgestaltet, das durch die Aussparung 17 mit
dem Außenkanal 15 in Verbindung steht.
-
Wie in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist, fließen die stirnseitig
zugeführte Luft 12 und der ebenfalls stirnseitig in das Innenrohr 13 a eintretende
Schaumbildner 11 durch Aussparungen 17 beispielsweise Schlitze, des Innenrohres
13 a in den Zuführungskanal 15 des Doppelrohres 8, 13 a. Dieser Kanal liegt auf
der in Bewegungsrichtung des Pfeiles 4 rückwärtigen Seite des Außenmantels 1 ; aus
dem Kanal 15 treten die Schaumerzeugungsmittel, d. h. flüssiger Schaumbildner 11
und Luft 12, durch die Durchtrittsaussparung 9 und die Sieblöcher 7 der Tragehülse
6 in die Schwammkörperhohlwalze 5 über, und zwar in der Expansionszone, wie es ebenfalls
durch Pfeile angedeutet ist. Diese Ansaugung und damit bewirkte Strömung durch die
Kanälchen des Schwammkörpers findet kontinuierlich in dem gesamten Bereich bis zum
Punkt der stärksten Expansion auf der der Kompressionsstelle gegenüberliegenden
Seite der Walze statt. Diese Strömungen kehren sich nach Überschreiten dieses Punktes
in der darauf folgenden Kompressionszone um und führen den inzwischen gebildeten
Schaum durch die Sieblöcher 7 in der Tragehülse 6 über die Durchbrechung 14 des
Mantels der Hohlzylinderachse 8 in den Schaumentnahinekanal 16 zurück. Aus diesem
Kanal wird der Schaum dann über eine oder mehrere, stirnseitig angeschlossene Leitungen,
die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, nach außen, beispielsweise in Bewegungsrichtung
entsprechend dem Pfeil 4, vor den Außenmantel 1 geleitet.
-
Der für die Zuführung der Schaumerzeugungsmittel vorgesehene Kanal
kann durch weitere Trennwände in mehrere Einzelkanäle aufgeteilt werden, die für
die Zuführung der verschiedenen Mischungsbestandteile, also schaumbildende Flüssigkeit
einerseits und Gas andererseits, dienen. Der Zuführungskanal bzw. die Zuführungskanäle
ist bzw. sind an einem oder beiden Enden der Hohlzylinderachse mit einem bzw. mehreren
Zuführungsrohren von außen her verbunden. Dieses Rohr bzw. diese Rohre münden bei
der für Reinigungszwecke dienenden Ausführungsform in einen Bedienungsstiel, an
dem ein Behälter zur Aufnahme des Schaumbildnervorrats angebracht ist, aus welchem
in das oder die Zuführungsrohre kontinuierlich Schaumbildner zufließt.
-
Zur Steuerung der Zuflußgeschwindigkeit kann eine entsprechende Vorrichtung
angebracht werden. An geeigneter Stelle können an den Zuflußrohren Lufteintrittsöffnungen
vorgesehen werden.
-
Der Außenmantel der Schwammkörperhohlwalze kann aus biegsamen Material
bestehen. Die Verwendung eines biegsamen Materials bietet gewisse Vorteile, die
vor allem darin liegen, daß bei Andrückung des Gerätes gegen die zu behandelnde
Unterlage die Verformung der Schwammkörp erhohlwalzenschicht auf eine verhältnismäßig
kleine Zone beschränkt bleibt, weil sich der Außenmantel an die flache Unterlage
anpaßt. Dadurch ist der zur Funktion des Gerätes notwendige Druck auf die zu behandelnde
Unterlage wesentlich geringer.
-
Um in beiden Bewegungsrichtungen des Gerätes eine Schaumerzeugung
zu bewirken, kann man in einem Gestell zwei gleichartige, jedoch im gegenläufigen
Richtungssinn arbeitende Walzen parallel zueinander zusammenbauen. Bei der Vorwärtsbewegung
des kombinierten Gerätes bewegt sich dann die eine Walze, während die andere Walze
über den Boden schleift und den Schaum in die Unterlage einreibt.